一 變壓器的折算法
將變壓器的副邊繞組折算到原邊,就是用一個與原繞組匝數(shù)相同的繞組,去代替匝數(shù)為n2的副繞組,在代替的過程中,保持副邊繞組的電磁關(guān)系及功率關(guān)系不變。
二 參數(shù)折算
折算前原邊n1 u1 i1 e1 r1 x1σ
副邊n2 u2 i2 e2 r2 x2σ rl xl
折算后原邊n1 u1 i1 e1 r1 x1σ
副邊n2' u2' i2' e2' r2' x2σ' rl' xl'
變壓器副繞組折算到原邊后其匝數(shù)為n1,折算后的副邊各量加“ ' ”以區(qū)別折算前的各量。
1 電勢折算
e2'=4.44fn1фm=e1
e2=4.44fn2фm
所以e2'/e2=n1/n2=k,e2=ke2
折算前后電磁關(guān)系不變,那么鐵心中的磁通不變,k為變比,也即是電勢,電壓折算的系數(shù)
2 磁勢折算
n1i2'=n2i2=i2n2/n1=i2/k
變壓器折算前后副繞組磁勢不變。k也為電流折算系數(shù)。
3 阻抗折算
阻抗折算要保持功率不變
折算前后副邊銅耗不變
i2'i2'r2'=i2i2r2
r2'=(i2/i2')(i2/i2')r2=kkr2
(kk)---阻抗折算系數(shù)
副邊漏抗上的無功功率不變,則
i2'i2'x2σ'=i2i2x2σ
x2σ'=(i2/i2')(i2/i2')x2σ=kkx2σ
負(fù)載阻抗上的功率不變,則可求出
i2'i2'rl'=i2i2rl rl'=kkrl
i2'i2'xl'=i2i2xl xl'=kkxl
4 副邊電壓折算
u2'=i2'zl'=(i2/k)(rl+jxl)kk=ki2(rl+jxl)=ku2
三 變壓器的等效電路
折算后方程
u1=-e1+i1(r1+jx1σ)
u2'=e2'-i2'(r2+jx2σ)
i1+i2'=im≈i0
-e1=-e2=im(rm+jxm)=imzm
折算后電壓平衡方程式,磁勢平衡方程式及勵磁回路等效電路如上面4個式子所示,這些式子為變壓器的基本方程式。它們代表變壓器??捎靡粋€等效電路代替這4個式子。那就是圖示。在這個等效電路內(nèi),回路i代表原邊繞組電壓平衡方程式回路ii代表副邊電壓平衡方程式,可見本圖與上述4式一一對應(yīng),完全可以代表一臺變壓器。
如果變壓器等效電路中各阻抗參數(shù)、負(fù)載阻抗已知,電源電壓u已知,則可計算出各支路電流i1、i2'、im、u2',則可計算出副邊實際的電流i2=ki2',及變壓器各部分損耗、效率等。
變壓器t型等效電路中,由于勵磁阻抗很大,因而im很小,有時就將該支路斷開,就形成了所謂簡化等效電路。
變壓器的簡化等效電路中,zk=rk+jxk,rk與xk是變壓器的漏阻抗,也叫短路阻抗,顧名思義,即變壓器的副邊短路時呈現(xiàn)的阻抗。rk為短路電阻,xk為短路電抗。zl'為折算到變壓器原邊的負(fù)載阻抗。
rk=r1+r2'
xk=x1σ+x2σ'
zk=rk+jxk
用簡化等效電路后,計算結(jié)果的準(zhǔn)確度完全滿足工程上的要求。當(dāng)需要在副邊電壓基礎(chǔ)上分析問題時,可將原邊的電阻,漏電抗,勵磁電抗等折算到副邊, 那么r1'=r1/kk,x1σ'= x1σ/kk,xm'=xm/kk,而副邊參數(shù)r2,x2σ不變,當(dāng)用歐姆數(shù)說明阻抗大小時,必須指明是從哪邊看進(jìn)去的阻抗。從高壓邊看進(jìn)去的阻抗是從低壓邊看進(jìn)去的阻抗的(kk)倍。
四 變壓器負(fù)載運(yùn)行時的向量圖
根據(jù)基本方程式和等效電路,可以畫出變壓器的相量圖,從而了解變壓器中各量,電壓電流,磁通之間的相位關(guān)系。
繪制過程
e1=e2=-j4.44fn1фm
u1=-e1+i1(r1+j x1σ)
u2'=e2'-i2'(r2+jx2σ)
i0=i1+i2
以上四式代表變壓器等效電路中那個回路及相量圖中那個閉合圖形,說明等效電路,基本方程和相量圖是變壓器的三種基本研究方法,是對一個問題的三種表述,相量圖對各物理量的相位更直觀顯現(xiàn)出來。