同一个400KW的电机……假设负载相同……在25HZ和50HZ两种情况下……哪个电流大
第三章 变 压 器
3.1 变压器中主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同?在分析变压器时怎样反映其作用?它们各由什么磁动势产生?
3.2 变压器的Rm、Xm各代表什么物理意义?磁路饱和与否对Rm、Xm有什么影响?为什么要求Xm大、Rm小?
3.3 变压器额定电压为220/110V,如不慎将低压侧误接到220V电源后,将会发生什么现象?
3.4 变压器二次侧接电阻、电感和电容性负载时,从一次侧输入的无功功率有何不同?为什么?
3.5 变压器的其它条件不变,在下列情况下, X1σ, Xm各有什么变化?
(1) 一次、二次绕组匝数变化±10%;
(2) 外施电压变化±10%;
(3) 频率变化±10%。
3.6 变压器的短路阻抗Zk、Rk、Xk的数值,在短路试验和负载运行两种情况下是否相等?励磁阻抗Zm、Rm、Xm的数值在空载试验和负载运行两种情况下是否相等?
3.7 为什么变压器的空载损耗可以近似地看成铁损耗?为什么短路损耗可以近似地看成铜损耗?负载时,变压器真正的铁损耗和铜损耗分别与空载损耗、短路损耗有无差别?为什么?
3.8 当负载电流保持不变,变压器的电压变化率将如何随着负载的功率因数而变化?
3.9 两台完全相同的单相变压器,一次侧额定电压为220/110V ,已知折合到一次侧的参数为:一、二次侧漏抗的标么值Z1*=Z2*=0.025�0�460o ,励磁电抗的标么值Zm*=20�0�460o ,如图所示把两台变压器一次侧串联起来,接到440�0�40oV的电源上,求下述三种情况一次侧电流的大小(用标么值表示)。
题3.9图
(1)端点1和3 相连,2和4相连;
(2)端点1和4 相连,2和3相连;
(3)第Ⅰ台变压器二次侧开路,第Ⅱ台变压器二次侧短路。
3.10 三相变压器变比和线电压比有什么区别?折算时用前者还是后者?
3.11 Yd接法的三相变压器,一次侧加额定电压空载运行,此时将二次侧的三角打开一角,测量开口处的电压,再将三角闭合测量电流,试问当此三相变压器是三相变压器或三相心式变压器时,所测得的数值有无不同?为什么?
3.12 变压器并联运行的最理想情况有哪些?如何达到最理想的情况?
3.13 在三相变压器中,零序电流和零序磁通与三次谐波电流和3次谐波磁通有什么相同点和不同点?
3.14 为什么三相变压器组不宜采用Yyn联结,而三相心式变压器又可采用Yyn联结?
3.15 Yy连接的变压器,一次侧接对称三相电压,二次侧二线对接短路,如图所示。试用对称分量法分析出一、二次侧电流的对称分量,这种情况是否有中点位移?为什么?
题3.15图
3.16 一台三相电力变压器: SN=31500kVA,U1N/U2N=220/11kV, YNd11联接,f =50Hz, R1=R2�0�7=0.038Ω, X1s=X�0�72s=8Ω, Rm=17711Ω, Xm=138451Ω,负载三角接,每相阻抗Z=11.52+j8.64Ω。当高压方接额定电压时,试求:
(1)高压方电流,从高压方看进去cosφ1;
(2)低压方电动势E2;
(3)低压方电压、电流、负载功率因数、输出功率。
3.17一台S9系列的三相电力变压器,高低压方均为Y接,SN=200kVA,U1N/U2N=10/0.4kV。在低压方施加额定电压做空载试验,测得P0=470W,I0=0.018×I2N=5.2A,求励磁参数。
3.18 对习题3-20的变压器在高压方做短路试验:Uk=400V、Ik=11.55A、Pk=3500W,求短路参数。
3.19 一台三相电力变压器铬牌数据为:SN=20000kVA,U1N/U2N=110/10.5 kV,高压方Y接、低压方Δ接, f =50Hz , Zk*=0.105, P0=23.7kW, I0*=0.65%, PkN=104kW。若将此变压器高压方接入110kV电网、低压方接一对称三角形联接的负载,每相阻抗为16.37+j7.93Ω,试求低压方电流、电压、高压方电流及从高压方看进去的功率因数。
3.20 仍采用习题3.19变压器的数据,当高压方施加额定电压,低压方负载电流为953.5A,负载功率因数 (滞后),求电压变化率,低压方电压,效率。
3.21 试画出图所示各变压器的高、低压方电动势相量图,并判断其联接组。
题3.21图
3.22 一台三相变压器,高低压绕组同名端和高压绕组的首末端标记如图所示。试将该变压器联接成Yd7、Yy4和Dy5。并画出它们的电动势相量图。
题3.22图
参考答案
3.1 答 主磁通:沿铁心闭合,同时与一次绕组和二次绕组相交链,并在所交链的绕组中感应电动势,它是实现能量转换的媒介,是变压器的工作磁通,占总磁通的绝大部分。漏磁通:主要沿非铁磁材料闭合,仅与一次绕组或二次绕组交链,在所交链绕组中感应电动势,起漏抗压降作用,在数量上远小于主磁通。 分析变压器时常以励磁电抗Xm反映主磁通的作用。由于主磁通的磁路是非线性的,故Xm不是常数,随铁心饱和程度的提高而减小。另外以漏电抗Xσ反应漏磁通的作用。由于漏磁通基本上是线性的,故Xσ基本上为常数 。 主磁通由一次绕组和二次绕组磁动势共同产生,漏磁通仅由一次绕组或二次绕组磁动势单独产生。
3.2 答 Rm代表变压器的励磁电阻,它是反映变压器铁耗大小的等效电阻,不能用伏安法测量。Xm代表变压器的励磁电抗,反映了主磁通对电路的电磁效应。Rm、Xm都随磁路饱和程度增加而下降。Xm越大、Rm越小时,当主磁通一定时,铁耗越小,所以希望 Xm大、Rm小。为此变压器铁心材料都用导磁性能好(磁导率高)、铁损小、0.27mm、0.3mm、0.35mm厚冷轧硅钢片叠成。
3.3 答 此时主磁通增加接近2倍,磁路饱和程度大增,励磁电流大大增加,铜耗增大,铁耗可能增加3~4倍,而Rm、Xm减小。此时将出现下列现象:电流过大,噪声过大,振动过大,变压器过热。
3.4 答 因为变压器等效电路是感性的,因此当二次侧接电感性负载时,从一次侧输入的无功功率最大,电阻性负载次之,电容性负载时最小,若负载电容足够大时甚至可能向电网发送感性无功功率。
3.5 答 漏电抗 ,励磁电抗 ,在忽略漏阻抗压降的情况下,U1≈E1=4.44fN1Фm 。
(1)当N1增加时,由于N1Φm=常数,因此主磁通减小,磁路饱和程度下降,Lm上升,L1σ而与磁路饱和程度无关,L1σ不变。 因此,当N11=1.1N1时,X1σ1=1.21X1σ,Xm1>1.21Xm;当N11=0.9N1时,X1σ1=0.81X1σ,Xm1<0.81Xm。N2变化 ,X1σ、Xm不变。
(2)当外施电压增加时,由于Φm增加,磁路饱和程度上升,Lm下降,L1σ而与磁路饱和程度无关,L1σ不变。因此,当U11=1.1U1时,X1σ不变,Xm下降;当U11=0.9U1时,X1σ不变,Xm上升。
(3)当频率增加时,由于fΦm =常数,因此主磁通Φm下降,磁路饱和程度下降,Lm上升,而 L1σ与磁路饱和程度无关,L1σ不变。因此,当f11=1.1f1时,X1σ1=1.1X1σ,Xm1>1.1Xm;当f11=0.9f1时,X1σ1=0.9X1σ,Xm1<0.9Xm。
3.6 答: 变压器的短路阻抗和运行状态无关。无论是短路试验状态还是负载运行状态,也无论两种状态下的电流是否相等,变压器的短路阻抗的数值相等。因为短路电阻实质上是绕组的导线电阻,其数值仅与导线的长度、截面及材料的电导率有关,与各运行状态下的电流大小无关。短路阻抗,实质上是由漏磁通决定的漏电抗,漏磁通的路径主要经过空气、油等介质,其磁导率是常数,与外施电压的大小或电流的大小无关。所以,短路阻抗、短路电阻、短路电抗在短路试验及负载运行时的数值是相等的。
变压器的励磁电阻是由铁心损耗决定的等值电阻,当铁心中磁通量变化(即铁心磁密变化)时,其等效电阻值也跟着变化。 变压器的励磁电抗是与铁心中主磁通对应的电抗,其数值大小决定于铁心磁路的特性,当铁心中磁通量变化时,饱和程度变化,磁导率变化,励磁电抗值跟着变化。可见,变压器在空载试验和负载运行两种情况下,若一次侧外施电压相同,忽略漏阻抗压降时,E1近似认为不变,主磁通Фm 也没有变化,则励磁阻抗基本相等。
3.7 答: 变压器空载运行时,其损耗 ,即包括铁损耗、铜损耗两部分,但由于空载电流很小, ,所以可以忽略铜损耗。一般把空载损耗近似地看成铁损耗。
变压器短路试验时,其短路损耗中本来也有铁损耗、铜损耗两部分,但由于试验电压很低,铁心中磁通很小,短路时的励磁电流比额定电压时的空载电流更小,而短路电流很大,铜耗很大,所以相比较而言,铁损耗很小,可忽略。一般把短路损耗近似看成铜损耗。
负载时和空载试验时外施电压都是额定值,两者的铁耗差不多。严格分析起来,负载铁损耗略小于空载时的铁损耗,这是由于负载时,负载电流在一次漏阻抗上的压降比空载试验时大,这表明铁心内的磁通密度比空载时的稍低,因此铁损耗也就少些。另外,所谓空载时的损耗,是包含少量铜损耗在内的,因此负载下的真正铁损耗比空载试验时测得的铁损耗略小。
负载和短路两种情况下的铜损耗比较,应该在同一电流(比如额定电流)下进行。铜损耗就是电流在短路电阻上的功率损耗,因两种情况下的电流近似相等,所以两者的铜损耗也相差不大。如果考虑到短路损耗包含少量铁损耗在内这一情况,那么负载时真正的铜损耗也比短路试验时测得的铜损耗略小。
3.8 答: 当负载的功率因数等于1时,即纯电阻负载时,变压器的电压变化率很小。当负载呈电阻电感性时,即功率因数滞后,一般随着负载阻抗角ψ2落后的越多,电压变化率越大,当
时达到最大,ψ2再增大,电压变化率又趋于减小。当负载呈电阻电容性时,即功率因数超前,随着负载阻抗角 超前得越多,电压变化率越小,当 时,电压变化率将变为负值,这时负载电压将大于空载电压。
3.9 解:
(1)当端点1和3相连,2和4相连时,相当于两台变压器都工作在空载状态,取U1N=220V作为电压基值,外加电压标么值为 ,
取外加电压 作参考相量,即 , 则
(2)当1和4 相连,2和3相连时,相当于两台变压器都工作在短路状态
(3)在该种情况下有
而 , 所以
改写为标么值的形式,即
(设 Zm不变)
3.10 答 三相变压器变比同单相变压器变比一样,表示一、二次侧相电动势之比,它等于一、二次侧绕组匝数之比。而线电压比是指一、二次侧线电压之比,显然它可能等于变比,或等于变比的 倍(或 倍),它的大小既与一、二次绕组联接法(星形联接或三角联接)有关。折算时要用变比。
3.11 答 二次侧三角形开口所测得的电压为二次侧三相3次谐波电动势之和,组式变压器大,心式变压器小。因为组式变压器三相磁路彼此无关,3次谐波磁通能沿铁心闭合,因此数值较大,从而感应的3次谐波电动势也较大。而心式变压器三相磁路彼此相关,3次谐波磁通不能沿铁心闭合,只能借助油、油箱壁等漏磁路闭合,因此数值较小,从而感应的3次谐波磁动势也较小。 二次侧三角闭合所测得电流为3次谐波电流,无论是心式变压器还是组式变压器,所测得数值都很小。因为二次侧的3次谐波电流起励磁作用,使得主磁通接近正弦形,3次谐波磁通很小,感应的3次谐波电动势很小,其数值要远小于二次侧三角形开口时的3次谐波电动势。
3.12 答 变压器并联运行最理想的情况有
(1)空载时,并联的各变压器一次侧之间没有环流。
(2)负载时,并联的各变压器所承担的负载电流按它们的额定容量成正比地分配。
为了达到上述并联运行的理想情况,各台变压器必须具备下列三个条件:
(1)各台变压器一次侧与二次侧额定电压对应相等;
(2)各台变压器的联接组号相同;
(3)各台变压器短路阻抗标么值相等。
3.13 答 二者的相同点有:
(1)都是随时间变化的正弦函数。
(2)三相电流和磁通的零序分量彼此同大小、同相位,对称三相系统中电流和磁通的3次谐波分量也是彼此同大小、同相位的。
(3)流通情况相同。零序电流和3次谐波电流能否流通取决于绕组的联结法,零序磁通和3次谐波磁通的流通情况与三相磁路的结构有关。
二者的不同点有:
(1)频率不同,电流和磁通的零序分量的频率是基波频率,电流和磁通的三次谐波的频率是基波频率的三倍。
(2)产生的原因不同,电流和磁通的零序分量是三相不对称正弦波电流和磁通分解出来的,电流和磁通的3次谐波分量是非正弦波电流和磁通分解出来的。
3.14 答 Yyn联结的三相变压器不对称运行或带单相负载时,会产生中点移动现象。中点移动的大小主要取决于零序电动势的大小,而零序电动势的大小又取决于零序磁通的大小。对于三相变压器组,零序磁通可以通过铁心闭合,故零序励磁阻抗等于正序阻抗,其数值很大,很小的零序电流可产生相当大的零序磁通,感应相当大的零序电势。中点移动大,相电压严重不对称,导致用电设备不能正常工作,故不采用Yyn联结。
而三相心式变压器则情况大不相同,零序磁通以油和油箱为回路,零序阻抗很小,带不对称负载甚至单相负载时,中点移动也不严重,故可采用Yyn联结。但零序磁通流经油箱壁时引起涡流损耗,为了尽量减小这种涡流损耗,以及尽量减小相电压的变化,对变压器的中线电流应加以限制。
3.15 解 忽略励磁电流,并认为二次侧量均已折算到一次侧。电流方向如图所示。
已知
二次侧电流的各相序分量为
根据磁动势平衡关系,立即可得一次侧各相序电流为
由于无零序电流而不存在零序磁场,因而不存在零序电势,故不会发生中点移动。
3.16 解: 对于三相变压器,由于是对称的三相系统,故采用高压A相、低压a相、负载a相构成一台单相变压器,即可用前述等效电路计算,画出等效电路。
T型等效电路
解Ⅰ 采用T型等效电路,如图所示。
变比:
(1)
从高压方看进去等效阻抗
(2)
(3)
(实际上负载功率因数 可直接从ZL得出)
低压方电压:
低压方电流:
输出功率:
Γ型等效电路
解Ⅱ 采用Γ型等效电路,如图所示。
(1)由题意可知:
(2) 如图可知:
(3)低压方电压:
低压方电流:
输出功率:
通过对T型和Γ型两种等效电路计算结果对比可知,所有电压、电流、功率、中间参数,两种方法误差小于0.5%,当然对小容量变压器误差会略大一些。
3.17 解: 计算高低方额定相电压:
变比:
空载相电流:
每相损耗 :
低压方励磁阻抗 :
低压方励磁电阻 :
低压方励磁电抗 :
以上参数是从低压方看进去的值,现将它们折算至高压方
在高压方施加额定电压时, ,空载损耗 。可见在高压方、低压方施加额定电压做空载试验时,空载损耗相等。
3.18 解:相电压:
相电流:
一相损耗:
短路阻抗:
短路电阻:
短路电抗:
若在低压方做短路试验,则
低压方施加电压:
低压方电流:
低压方短路电阻:
低压方一相损耗::
计算表明,在低压方做短路试验时,负载损耗值不变,但 太小, 太大,调压设备难以满足要求,试验误差也较大。
3.19 解: 采用Γ型等效电路:
低压方额定相电压:U2ψN =10500V
低压方额定相电流:
低压方阻抗基值:
负载相阻抗标幺值:
负载支路电流标幺值:
低压方线电流 :
低压方相电压标:
低压方线电压 :
高压方空载电流标幺值:
高压方相电流标幺值:
高压方额定电流 :
高压方电流 :
从高压方看进去:
3.20 解:负载系数 :
负载功率因数 : 由题3.19
低压方线电压:
此例的负载系数β、 与题3.19相同,采用电压变化率计算低压方负载时的端电压与题3.19(采用等效电路)结果十分接近。
3.21 答:
(a) Yy10
(b) Yd3
(c) Dy1
(d) Dd6
3.22 答:
(a) Yd7
(b) Yy4
(c) Dy5
如果是单独带同一个负载,电流相差百分之五左右是很正常的。因为每一台电机的铁芯、磁隙、绕组引出线、电机轴承的磨擦系数、转子的重量、安装时的同心度、转子机加工的同心度等等,都是充许一定的误差量的。就是说这些数据在两台电机上不可能实现绝对的相同,那么在同样的条件下,电流不同也是非常正常的。
如果是同时带一个负载,电流永远不可能一样大,而且差别还很大。
负载相同,转矩相同,和电机的转速(频率)没有关系,假如是输出功率相同,频率低电机电流大。
针对异步电机:因为同一个电机,负载相同意味着输出功率相同,则25HZ下的转速低,转矩大,因效率低电流略大些。
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用电量在400KW等于40个千瓦吗?
400千瓦。不等于40千瓦,两者差10倍。也就是400千瓦=40千瓦㐅10。
示阙澳特: 假设400KW高压电机的运行效率为0.9,运行功率因数为0.85,则一次运行电流为:Ie=400/(1.732*10*0.9*0.85)=30.2A,故应配置40/5的电流互感器用于计量或测量,配置50/5或75/5的电流互感器用于保护.
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正蓝旗17555849085: 一台400KW和一台300KW的发电机,能否同时给同一负载线路供电?谢谢! - ?
示阙澳特: 可以同时给同一负载线路供电,这时需要两个发电机并联,但两个发电机并联需要一定的条件的,当下列条件满足时才可以并联运行.一、发电机并列运行的条件1.待并发电机的电压有效值Uf与电网的电压有效值U相等或接近相等,允许相差±5...
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示阙澳特: 发电机功率:P=√3IVcos∮,I:发电机电流, V:发电机电压380V,cos∮:功率因数,取0.85,√3,1.732 400kw发电机满负荷最大电流是:I=P/√3Vcos∮=400/1.732*0.38*1.732=607(A)
正蓝旗17555849085: 400千瓦的变频器带动180千瓦的电机合适吗 - ?
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示阙澳特: (假设变压器的效率是96%)400KVA变压器能承担384千瓦负荷. 计算方法如下: 400KVA=400千瓦 400千瓦*96%=400千瓦*0.96=384千瓦扩展资料: 利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(...
正蓝旗17555849085: 两台电机(一主一备)所带负荷相同,为什么运行电流不一样呢? - ?
示阙澳特: 如果是单独带同一个负载,电流相差百分之五左右是很正常的.因为每一台电机的铁芯、磁隙、绕组引出线、电机轴承的磨擦系数、转子的重量、安装时的同心度、转子机加工的同心度等等,都是充许一定的误差量的.就是说这些数据在两台电机上不可能实现绝对的相同,那么在同样的条件下,电流不同也是非常正常的. 如果是同时带一个负载,电流永远不可能一样大,而且差别还很大.
正蓝旗17555849085: 400千瓦同步发电机的效率一般是多少 - ?
示阙澳特: 400千瓦同步发电机效率约在360千瓦左右,其计算方法如下: 01、制动法 当被试电机作电动机运行时,与制动器或测功机联接,用制动器或测功机测量被试电机的转矩,同时测定其转速,以确定电机输出功率,输入功率用功率分析仪或者其他...
正蓝旗17555849085: 低压馈线柜额定电流1000A允许承受多少KW的电机运转 - ?
示阙澳特: 设定你厂的综合功率因数为0.70,建议同时系数取0.9(因你强调48台同时运转),则1000A可供负载计算:1.732*0.38*1000*0.70=460.7(kW)因此,比较稳妥的是供给450kW.