园24尖顶被所碳电流分解为 田23不考虑磁滞时始避电流液形 精被及3次清被电流 (2)铁损托的影响 铁心磁路除了饱和外，还有磁滞现象，即磁化曲线不是单一的，上升、下降特性不 重合，呈磁滞回线，如图2-5所示.这种情况，不同瞬间磁通时值虽然一样，而对应的 励磁电流却不相同.例如，图2-5中，在(t)'瞬间，磁通（趋于增大阶段）对应的励磁电 流为6：在（城）骤间，还是同一大小的磁通华（趋于减小阶段）对应的励磁电流则为6， >8,励磁电流半波波形非对称.此外，励磁电流。波形还超前磁通波形一个角度.这 个角度的出现，说明磁滞现象在铁心引起了损耗，叫磁滞损耗实际上，交变的磁通还会 在铁心中产生涡流损耗.涡流损耗也能使励磁电流。波形超前磁通被形.把磁滞损耗和 涡流损统称为变压器铁损耗，用p,表示.由于铁损耗的存在，使励磁电流波形超前主磁 通波形的角度称铁耗角，用a表示. 图25考虑时南赋电流 上述励磁电流。被形非正弦，不能用相量表示.工程上用等效正弦波概念来表 征实际励磁电流，并用相量i。表示。即该相量旋转角频率为，有效值 1=√T十层十十，其中1m、1a、16等分别为基波、3次，5次谐波励磁电流有效值 在相位上，等效励磁电流1。超前主磁通相量中。：角（为了方便，以后简称励磁电流）. 16·
6.变压器空戴运行的相量图 先把主磁通相量中。作为参考相量画在图26(a)里.励磁电流i。超前市：角.把励磁 电流i。分成两个分量，i和i,即 io-io+ion (2-15) 式中，i称为有功分量； i。称为无功分量。 根据式(2-7)、(2-8)，它1、店2滞后亚90 a 图26变压器空载运行相量图 (a)主然通、肠磁电流等相量图，（化）变压爵空戟运行相量图 令1。与一龙，相量间的相位差为。，则 Io-Iocos Io -Iosin o 1。-√B+E 于是，可以认为励磁电流的无功分量1是产生主磁通。的，而有功分量i与电动 势龙，的点积为负，说明发出负有功功率，实为从电源吸收正有功功率，以供给铁心中铁 损耗 根据式(2-12)画出电压01相量，如图2-6(b)所示，为变压器空载运行相量图 图2-6(6)中，%是01与i,之间的相位差，因一次漏阻抗压降很小，0，≈一E:,所以 A之，≈/2，说明变压器空载运行时，功率因数很低(0sA值小)，即从电源吸收很大的 滞后性无功功率， 从电源吸收的有功功率为U,1,cos等于铁损耗p,加上一次绕组铜损耗pc=R, ◆17
空载运行中时，pc,很小，可以忽略不计，主要为铁损耗加：部分。 7.变压器空载运行的等效电路 仿效前面漏磁电动势它用负漏抗压降一ⅱ，X,表示的办法，电动势龙，也可用负电 抗压降表示.从图26知道，i。超前尼/2.把龙，看成为i。在一个电抗上的负压降，即 龙=-i京 (2-16) 式中，B是电纳（电抗的倒数）， i超前E,对角度，用负电阻压降表示为 8=-iw&。 (2-17) 式中，G,是电导（电阻的倒数） 根据式(2-12)、(2-15)、(2-16)和(2-17)可 以用等效电路的形式，表达变压器空载运行的 电路方程，如图2-7所示.其中总代表铁损 园27变压器空戴坛行并联型等效电路 耗，R代表一次绕组钢损耗。 实际应用中，常把图27的G。和B。并联电路转换为串联型电路.换算如下： 将式(2-16)、(217)代入式(2-15)，得 i,=1+1.=(-E)(G。-jB) 写成 I。 (Go十jB。) （-,)=G,-iG+2牌8 -i÷a+川刻 (-i)=iR十iXn=iZn (2-18) 式中，儿。一G干称为铁损耗等效电阻或喷贴电阻； B。 X一c千B阳称为磁电抗： Z.二R十jX.称为励磁阻抗 把式(2-18)代入式(2-12》得 0,=-E,+1(R+iX =i(R.十x.)+i。(R1+iX1) =1。(z.+Z) (2-19)a 根据上式可画出变压器空载运行的等效电路，如 图2-8所示. 励磁电阻R是一个等效电阻，它反映了变压器铁 损耗的大小，即空载电流I。在R。上的损耗R,代 图2-8变压器空被运行等效电路 ·18
表了铁损耗，即 p,=R。 关于励磁电抗X,的大小及其是否为常数，作如下的分析. 从式(2-11)对变压器一次绕组漏电抗X,的分析知道，电抗的大小决定于频率、匝数 平方和磁路磁导三者的乘积.当颗率、匝数一定时，看其磁路磁导A的大小，对主磁通的 路径主要是由硅钢片构成的铁心磁路，磁导率大，磁路磁阻小，磁导A很大，为此，在相 同的频率和匝数情况下，变压器的励磁电抗X.远远大于其一次绕组电抗X.此外， 由于铁心磁路存在着饱和现象，随着磁路的饱和，磁路的磁导值是变化的.当磁路不饱 和时，单位励磁电流产生主磁通的能力一定，即磁导为恒值，表现的励磁电抗X是常 数，当磁路饱和时，即单位励磁电流产生主磁通的能力戚弱，表现为磁阻增大，磁导诚 小，励磁电抗X减小，励磁电阻R的数值，也随主磁通西的大小变化.变压器运行时， 只有当电源电压为额定值，X.和R。才为常数. 电力变压器的励磁阻抗比一次绕组漏阻抗大很多，即Z>Z1,从图2-8等效电路看 出，在辆定电压下，磁电流1。主要取决于励磁阻抗乙的大小变压器运行时，希望1。 数值小点为好，可以提高变压器的效率和减小电网供应滞后性无功功率的负担，因此， 一般将Z设计得较大. $2-3变压器负载运行 变压器一次绕组接电源，二次绕组接负载，称为变压器负载运行，负载阻抗Z=R +X,其中R是负载电阻，X是负载电抗. 1.负较时础动势及一、二次电流关系 变压器带负载时，负载上电压方程为 0,=j,Z=1(R+jX) (2-20) 式中，1，是二次电流，又称为负载电流。 变压器负载运行时，一次、二次绕组都有电流流过，都要产生磁动势，按照磁路的安 培环路定律，负载时，铁心中的主磁通是由这两个磁动势共同产生的.也就是说，把 作用在主磁路上所有磁动势相量加起来，得到一总合成磁动势产生主磁通，根据图2-1 规定的正方向，负载时各磁动势相量和为 +F2=市。 (2-21) 式中，序为一次绕组磁动势，户，=iN, 市：为二次绕组磁动势，京，=iN: 户。为产生主磁通本的一、二次绕组合成磁动势，即负载时的励磁磁动势 户，的数值取决于铁心中主磁通本的数值，而本的大小又取决于一次绕组感应 电动势E:的大小.我们分析一下它，的大小.负载运行时，一次电流不再是1。，而变为 i,一次回路电压方程变为 。194
01=-E+1,Z (2-22) 式中，立：是电源电压，大小不变，乙，是一次绕组漏阻抗，也是常数.与空载运行相比，由 于1。变为i1,负载时的龙，与空载时的数值不会相同，但在电力变压器设计时，把Z,设 计得很小，即使在额定负载下运行，一次电流为额定值1，其数值比空载电流1。大很 多倍，仍然还是1wZ,《U1.这样，0，≈一E由E1=4.44N,中.看出，空载、负载运行， 其主磁通中。的数值虽然会有些差别，但差别不大.这就是说，负戴时的励磁磁动势户。 与空载时的在数值上相差不多.为此，仍用同一个符号F。或1N,表示.式(2-21)可以写 成 iNtiN:=ioN: (2-23) 式(221)或(223)是变压器负载运行的磁动势平衡方程式. 对于空载运行，励磁磁动势户。是容易理解的，而负载运行，又如何理解它呢？二次 绕组带上负载，有二次电流i2流过，就要产生户-1N,的磁动势，如果一次绕组电流 仍旧为。，那么，户：的作用必然要改变磁路的磁动势和主磁通大小然而，主磁通中。不 能变化太多，因此，一次绕组中必有电流11，产生一个（一：）大小的磁动势，以抵消或 者说平衡二次绕组电流产生的磁动势户，以维持励磁磁动势为户。=1N.可见，这时一 次绕组磁动势变为户了.为了更明确表示出磁动势平衡的物理意义，把式(2-21)、 （2-23)改写为 R=F。+(-F2) i,N,=1,+(-1N,) (2-24) 上式表明，一次绕组磁动势=iN由两个分量组成：一为励磁磁动势F。=i。N 用来产生主磁通市.，由空载到负载它的数值变化不大：另一分量为(-户：)=（一iN:) 用来平衡二次绕组磁动势户：，称为负载分量.负载分量的大小与二次绕组磁动势户： 样，而方向相反，它随负载变化而变化.在额定负载时，电力变压器I。一(0.02一0.1)1， 即F。在数量上比F小得多，F,中主要部分是负载分量. 把式(2-23)改写为 i+总=i, i-i+-0-i+- =1,+iL (2-25) 式中，1。=一，=-，称为一次电流负载分量， k-岩为变比。 式(2-25)表明，变压器负载运行时，一次电流1，包含两个分量：励磁电流，和负载 20