機(jī)械工程與研究負(fù)載性質(zhì)對(duì)變壓器外特性的影響趙利（山西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院山西大同軟和比較硬（特性曲線為水平線）兩種臨界狀態(tài)下的負(fù)荷功率因數(shù)角，提出在容性負(fù)荷下，變壓器輸出電壓升高的范圍。

　　1問(wèn)題的提出變壓器輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系，可以用一條曲線描述，通稱為變壓器外特性曲線。變壓器外特性曲線的形狀，與變壓器本身的參數(shù)有關(guān)，也與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。如果負(fù)載為電阻性或電感性，變壓器輸出電壓隨著輸出電流的增加而下降，外特性曲線下垂；如果負(fù)載為電容性，變壓器輸出電壓有可能隨輸出電流的增加而上升，外特性曲線上翹，如所示。變壓器輸出電壓降低，不利于電氣設(shè)備的正常工作，變壓器輸出電壓升高有可能造成電氣設(shè)備過(guò)電壓。因此，較深入地討論負(fù)載的性質(zhì)對(duì)變壓器外特性的影響是有一定實(shí)踐意義的。

　　純電阻感性變壓器外特性曲線變壓器內(nèi)部阻抗引起的電壓降落2.1變壓器的簡(jiǎn)化等值電路分析見(jiàn)實(shí)線所示，Rb為變壓器短路電阻；Xb為變壓器短路電抗，其值可以由變壓器本身的參數(shù)求出：%2e??變壓器二次空載電壓（V）；Se??變壓器額定容量（VA）。為后面分析問(wèn)題方便，令：2.2討論）當(dāng)變壓器帶有感性負(fù)載時(shí)，在變壓器內(nèi)部阻抗上，將產(chǎn)生電壓降落。設(shè)變壓器輸出電壓為％2，負(fù)荷電流為/2，功率因數(shù)角為0，可列出電壓方程式為：從相量圖中可以看出：變壓器輸出電壓（有效值）%2小于二次空載電壓％2e.我們把"U：UL-%2叫做變壓器引起的電壓降。"U相當(dāng)于中的AD線段，如果忽略CD段不計(jì)，ADAC=AB+BC，從幾何上式為常用的變壓器電壓降計(jì)算公式。

　　由此可以繪出AU'/（0）函數(shù)的曲比較和，可以看出，如果電流不變，變壓器帶有純電阻負(fù)荷時(shí)的電壓降小于電感性負(fù)荷時(shí)的電壓降。這也就是變壓器特性在電阻性負(fù)載時(shí)較電感性負(fù)載時(shí)硬的原因。由此還可以做進(jìn)一步設(shè)想：在電容性負(fù)載下，變壓器外特性可能會(huì)更硬、甚至上翹。

　　3變壓器外特性比較軟和比較硬時(shí)的兩種臨界狀態(tài)對(duì)（3）式進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)推導(dǎo)：從（4）可以更清楚地看出，變壓器造成的電壓降A(chǔ)U是由變壓器的內(nèi)阻抗Zb和負(fù)荷電流I大小及功率因數(shù)角0所決定的。為了分析方便，設(shè)負(fù)荷電流I和變壓器內(nèi)部參數(shù)（Z，"）不變，電壓降U則為負(fù)荷功率因數(shù)角的正弦函數(shù)，而0角在/2）之間變化，線，如所示。

　　厶u純電容一-從圖中可以看出，變壓器造成的電壓降A(chǔ)t/曲線存在5個(gè)特殊點(diǎn)：當(dāng)0為變壓器內(nèi)阻抗角）時(shí)，比較大，在這種狀態(tài)下變壓器外特性比較軟；*0，即純電阻負(fù)載時(shí)，/2+；AU*0，這時(shí)變壓器二次電壓與空載額定電壓相同，變壓器外特性絕對(duì)硬。輸出電壓不隨輸出電流變化而變化，保持恒定值，這種臨界狀態(tài)時(shí)的相量圖見(jiàn)；-/2，即純電容負(fù)載時(shí)，AU'-I2Xb，這時(shí)變壓器輸出電壓反而比空載額定電壓高AU，這種狀態(tài)下的相量圖見(jiàn)。

　　當(dāng)變壓器帶有感性負(fù)載，負(fù)載功率因數(shù)角等于變壓器內(nèi)阻抗角時(shí)，變壓器外特性處于比較軟的臨界狀況。

　　當(dāng)變壓器帶有容性負(fù)載，負(fù)載功率因數(shù)角超過(guò)此臨界值時(shí)，變壓器電壓降為負(fù)值，外特性曲線開(kāi)始上翹。

　　容性負(fù)載上的比較大過(guò)電壓值為AU'I2Xb.上面分析結(jié)果的實(shí)踐意義在于：它充分說(shuō)明了提高負(fù)荷功率因數(shù)對(duì)保證負(fù)荷工作電壓，提高供電質(zhì)量具有重大意義。如果只從減少電壓降的角度考慮，對(duì)于感性負(fù)荷的功率因數(shù)角0應(yīng)當(dāng)避免其小于變壓器內(nèi)阻抗角"如果負(fù)荷為電容性，而且當(dāng)101 *（/2）-"時(shí)，變壓器將具有恒壓供電的特性，這在使用同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)，更具有實(shí)用價(jià)值。

　　選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮容性負(fù)荷造成電壓升高的現(xiàn)象，以免運(yùn)行中產(chǎn)生過(guò)電壓。

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