电机学第三章

附加铜耗：导体在交变漏磁场作用下引起集肤效 应，有效电阻增大而增加的铜耗。
3.变压器的损耗
基本铁耗：铁心中的磁滞和涡流损耗。 附加铁耗：结构件中的涡流损耗
2 额定电压下， 磁密基本不变， pFe p0 pFe Bm
总损耗：
p p
Fe
pcu pFe I 2 rk
2
3.变压器的损耗
率，用表示△UN，约为5％左右，所以一般电力
变压器的高压绕组有±5% 的抽头，用改变高压 绕组匝数的方法来进行输出电压调节，称为分接 头调压。
分接头开关分为两类： 一类是在断电状态下操作的分接开关，称为无 励磁分接开关； 另一类是变压器带电可操作的，叫有载分接开 关。 由于有载调压变压器在调压过程中可以带电 操作，得到了广泛的应用。
一、电压变化率
电压变化率指的是外施电压为额定值、负 载功率因数一定时，二次侧额定电压与二次侧
带负载时的实际电压的电压算数差与二次侧额
定电压的比值，用△U 表示。
U 2N U 2 U 1 U 2* U 2N
r1 r2'

' I2
' x1 x 2
U1 N
I1
' U2
U 1 N * U 2* ' I 2* ( rk* jxk* )
ab rk* I 2* rk* bc I 2* xk* xk*
oc U 1 N * 1

，
j I1 xk

U1 N

c
n
o

作 oa 得延长线，并由c作 oa 垂线，交 oa 于d 令
ad m , cd n
n bc cos 2 ab sin 2 xk* cos 2 rk* sin 2
u ( rk* cos 2 xk sin 2 )
OR：
2
2
( xk* cos 2 rk* sin 2 ) 2
u ( rk* cos 2 xk* sin 2 )

5.变压器的效率特性 负载功率因数 cos2一定时，效率 与负载系数 的关系曲线=f() 称为效率特性曲线。 额定负载时的效率称为额定效率，用N 表示。
小 提 示 :
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第五节 变压器的运行特性
变压器负载运行时的运行特性主要有外特性和效 率特性。 外特性是指变压器二次侧电压随负载变化的关系 特性，又称为电压调整特性，常用电压变化率来表示 二次侧电压变化的程度，它反映变压器供电电压的质 量。 效率特性是用效率来反映变压器运行时的经济指 标。
第五节 变压器的运行特性 1.变压器的电压变化率和外特性
P2 U 2 I 2 cos 2 U 2 N I 2 N
I2 cos 2 S N cos 2 I2N
S N cos 2 100% 2 S N cos 2 p0 pkN
d 0 d
m
p0 p kN
5.变压器的最大效率
p0
2 m pkN
变压器的电压变化率有以下性质:
U (rk* cos2 xk* sin 2 )
(3) 电压变化率不仅与负载大小有关，还与负载性质有关。 实际变压器中，xk*﹥﹥rk* ，所以纯电阻负载时电压变 化率较小； 感性负载时，2为正，电流滞后电压，电压变化率也 为正，表明二次侧实际电压低于二次额定电压； 容性负载时，电流超前电压， 2 为负，sin2也为负， 当︱xk*sin2︱> rk*cos2 ，△U 为负值，表明二次侧实际 电压高于二次额定电压。
pcu pFe I 2 rk
2
4.变压器的最大效率 根据前面知识， pKN ——变压器短路电流为额定电流时的铜耗（短 路损耗）。 而变压器负载运行时的铜耗与负载电流的平方成 正比，则不同负载率下变压器的铜耗可表示为：
pCu pkN
2
式中，pKN为额定负载时变压器的铜耗。
4.变压器的最大效率 忽略负载二次电压变化时，有：
三、变压器的损耗与效率
1.变压器的功率流程 变压器是利用电磁感应作用来传递交流电能的。 在电机学中，将这种能量传递过程用功率平衡关
系来表示。
通过功率流程可以了解功率传递过程和损耗。
1.变压器的功率流程
Pem P2
P1
pcu1
I 1 r1 U1

pFe
' x2
pcu2
r2'
x１
I0

rm xm
当变压器的铁耗与铜耗相等（即不变损耗与可 变损耗相等）时，有最大效率。
max
m S N cos 2 100% m S N cos 2 2 p0
5.变压器的效率特性
由于变压器实际运行时，其一次绕组常接在电源 电压上，所以其铁耗总是存在，而铜耗随负载大小而 改变。因为接在电网上的变压器不可能长期满载运行， 铁耗却常年存在，所以铁耗小一些对变压器全年运行 的平均效率有利。 一般变压器设计时，取空载损耗与短路损耗之比 p0/pKN 约为1/4~1/3，即铁耗为额定负载时铜耗的 1/4~1/3。因此，变压器最高效率发生在负载系数 =0.50.8 范围内。
二、外特性
当一次侧为额定电压，负载功率因数不变时，二次侧电 压U2与负载电流I2 的关系曲线，U2=f(I2) 称为变压器的外特 性。
二、外特性
阻性负载和 感性负载时，随 着负载系数的增 大，变压器输出 电压降低； 对于容性负载， 随着负载系数增 大，变压器输出 电压有可能增大， 高于额定电压。
2 '2 2 基本铜耗 I 2 R I R I R I 可变损耗 1 1 1 2 2 1R 0 0 铜耗 k 75 c k 75 c 附加损耗 损耗 2 基本铁耗(磁滞, 涡流) I 0 Rm 不变损耗 铁耗 附加铁耗
p p
Fe

I1
' U2

a b m

d
' I2
则 U 1 n2 m 2*
u 1 U 2* 1 1 n 2 m
I 1 rk
1 1 n2 1 n2 2 1 2 u n m 2 m ab cos 2 bc sin 2 rk* cos 2 xk* sin 2
可见：(1)越大，U越大 (2) 一定时， U受短路阻抗的影响
变压器的电压变化率有以下性质：
(1)电压变化率与变压器漏阻抗有关。负载一定时，
漏阻抗标幺值越大，电压变化率也越大； (2) 电压变化率与负载系数成正比关系。 当负载为额定负载、功率因数为指定值（通常 为0.8滞后）时的电压变化率称为额定电压变化

(2)负载系数：输出电流标么值。
额定负载时：
I2 I 2* I1* （简化电路） I2N
I 1 r1 U1

1
x１
I0

x
' 2
r2'
' I2
rm xm
' U2
(3) u 得计算公式 u f ( rk , x k )
设已知rk，xk，cos2，
T（型等效电路）
2.变压器的效率 变压器在进行能量传递过程中，内部有绕组 的铜耗和铁心的铁耗，使变压器输出功率小于输 入功率。 输出有功功率与输入有功功率之比称为变压 器的效率，用 表示。
P2 100% P 1
2.变压器的效率
P2 100% P 1
P 1
为变压器输入有功功率 为输出有功功率。 为变压器的总损耗。
P2
p
P 1 P 2 p
效率是变压器运行时的又一个重要性能指标，它反映了变压 器运行的经济性。中小型变压器的效率一般为（95－98）％， 大型变压器可达99％。
3.变压器的损耗 变压器在能量传递过程中， 将产生铜耗和铁耗， 它们又各自包含有基本损耗和附加损耗。
基本铜耗：原、副边绕组中电流引起的直流电阻 的损耗。