变压器的额定值和运行特性

变压器的额定值和运行特性

变压器的额定值

1.额定电压【U1N】【U2N】

一次侧额定电压【U1N】:是根据绝缘强度、允许发热规定的正常工作电压有效值。

二次侧额定电压【U2N】:在电力系统中是指当一次侧施加额定电压时,二次侧空载时的电压有效值;在仪器仪表中是指当一次侧施加额定电压是,二次侧接额定负载时的电压有效值。

2.额定电流【I1N】【I2N】

两侧额定电流【I1N】【I2N】:是指连续运行时一、二次绕组允许通过的最大电流有效值。

3.额定容量【SN】

额定容量【SN】=【U2N】*【I2N】

是指一、二次侧额定电压和额定电流的乘积,即它们的额定视在功率。

额定容量【SN】反映了变压器传送电功率的能力,但不能把实际输出功率与额定容量相混淆。

例如:

一台额定容量【SN】=1 000 kV·A的变压器,如果负载功率因数为1,它能输出的最大有功功率为1000 kW;如果负载功率因数为0.7,则它能输出的最大有功功率P=1000×0.7=700kW。

变压器实际使用时的输出功率取决于二次侧负载的大小和性质。

4.额定频率【fN】

额定频率【fN】:是指变压器应接人的电源频率。

我国电力系统的标准频率为50Hz。

变压器的外特性和电压变化率

理想中,为了分析变压器的工作原理,突出主要物理量的作用,我们忽略了一、二次绕组中的电阻及漏磁通对实际工作的影响。

现实中,变压器在负载运行中,随着负载的增加,一、二次绕组上的电阻压降及漏磁电动势都会随之增加,二次绕组的端电压【U2】将会降低。

当变压器一次绕组电压【U1】和负载功率因数【cosψ】一定时,二次绕组电压【U2】随负载电流变化的曲线称为

变压器的外特性

如下图画出了变压器的两条外特性曲线:

变压器的额定值和运行特性

变压器的阻性和感性外特性曲线图

对于阻性和感性负载来说,外特性曲线都是稍向下倾斜的,感性负载的功率因数越低,【U2】下降得越快。

变压器外特性变化的程度可用电压变化率【△U%】来表示。

变压器的电压变化率是指变压器从空载到满载,二次侧电压【U2】的变化量与空载时二次侧电压【U20】的比值,即

变压器的额定值和运行特性

当负载变化时,希望二次侧电压【U2】的变化量越小越好。

一般情况,容量大的变压器电压变化率较小,电力变压器的电压变化率一般在5%左右。而小型变压器的电压变化率可达20%。

家中电源插座的电,就是从电力变压器来的,这就是为什么我们在测量时,不是220V而是时高时低。

电压变化率是一个重要的技术指标,直接影响到供电质量。

变压器的损耗和效率

变压器在传输电力的过程中,一、二次绕组和铁心都要消耗一部分能量,即绕组上的铜损【△PCu】和铁心中的铁损【△PFe】,所以输出功率会略小于输入功率。

输出功率【P2】与输人功率【P1】之比称为变压器的效率,通常用百分数表示,即

变压器的额定值和运行特性

由上式可知,变压器的效率与负载有关。

空载时,【P2】=0,但【△PCu】≠0,【△PFe】≠0,故【η】=0。

随着负载增大,起初【η】也增大,但后来由于铜损增加得很快,(铜损与电流平方成正比,铁损由于主磁通基本不变也保持基本不变),【η】反而有所减小,在不到额定负载时出现【η】的最大值。变压器效率【η】与负载电流【I2】的关系如下图所示:

变压器的额定值和运行特性

变压器效率与负载的关系

在额定负载时,小型变压器的效率约为60%~90%,大型电力变压器的效率可达96%~99%,但轻载时的效率都很低,因此应合理选用变压器的容量,避免长期轻载运行或空载运行


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