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1、变压器,变压器的用途和结构 变压器的工作原理,变压器的用途和结构,一、变压器的用途,电能,负荷,升压变压器,远 距 离 输 电,降压变压器,10 kV, 输电距离、输电功率与输电电压的关系: 输电电压 输电功率 输电距离 110 kV 5104 kW 50 150 km 220 kV (20 30)104 kW 200 400 km 500 kV 100104 kW 500 km,10 kV6 kV380 V220 V,110 kV、220 kV330 kV、500kV,二、变压器的基本结构：,1. 铁心:,硅钢片叠成。,1. 铁心:2. 绕组:,铁心柱,铁心柱,铁 轭,铁 轭,一次绕组和二次
2、绕组；或高压绕组和低压绕组。,铁心柱、铁轭。,单相心式变压器,铁 铁 铁 心轭 柱 轭,单相壳式变压器,3. 其他: 油箱、油、油枕、保护设备等。,图例,低压绕组,高压绕组,1. 按用途分类: 电力变压器、电炉变压器、电焊变压器、整流变压器、电源变压器2. 按相数分类:三相变压器、单相变压器。3. 按每相绕阻的个数分类：双绕阻变压器、三绕阻变压器、自耦变压器。4. 按冷却方式分类：干式、油浸式。5. 按结构形式分类： 心式变压器和壳式变压器。,三、变压器的分类,图例,四、变压器的额定值,1. 额定电压 U1N / U2N 指空载电压的额定值。 即当 U1 = U1N 时, U20 = U2N
3、三相变压器是指线电压。2. 额定电流 I1N / I2N 指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。 三相变压器是指线电流。,线 圈,变压器内部,返回,电源用变压器,返回,单相变压器,隔离变压器,返回,S9 型配电变压器（10kV）,返回,大型电力油浸变压器,返回,大型电力油浸变压器,返回,树脂浇注干式变压器,返回,特种变压器,返回,指视在功率的额定值。 单相变压器： SN = U2N I2N = U1N I1N 三相变压器：,3. 额定功率(额定容量) SN, 输出的额定有功功率： PN = U2 I2N cos24. 额定频率 fN 一般： fN = 50Hz（工频）,变压器的工作原理,一
4、、空载运行,注意：各量的参考方向。,+u1,+u2,施加 u1, i0 N1 i0,1,e1e2,e1,u20,1. 一次侧电路,u1 = R1i0e1e1,忽略Z1 ，则：,2. 二次侧电路,u20 = e2,3. 一次侧与二次侧的电压关系:,= k,电压比：,一般取高压绕组的电压与低压绕组的电压之比，,电压比,即： k1。,一、负载运行,+u2,施加：u1 i1 N1 i1,1,e1,e1e2,u2,i2,N2 i2,2,e2,变压器的运行分析, 磁通守恒，磁链守恒; 从电磁关系分析:,N1i0 ,在满载或接近满载时，,I0 可忽略不计。, 电动势平衡方程：,一次侧：,二次侧：,四、等效电
5、路,变压器的运行分析,R1 X1,X2 R2,励磁产生铁损耗。该损耗可以用等效电阻 Rm 来代替。,励磁电阻：,励磁阻抗： Zm = Rm + j Xm,有：,2. 二次绕组的折算(1) 折算条件：,N2I2 不变、P2 不变。 (2) 用一个匝数为 N1 的假想绕组代替 N2， 使：,(3) 折算后的二次绕组电流：,N1I2 = N2I2,(4) 折算后的二次绕组电动势和电压：,匝数相同:,输出功率不变:,U2I2 = U2 I2,= k U2,(5) 折算后二次绕组的阻抗：,有功功率不变:,R2I22 = R2 I22,= k2 R2,无功功率不变:,X2I22 = X2 I22,= k2
6、 X2,同理:,Z2 = k2 Z2ZL = k2 ZL, 折算实质上是在二次绕组功率和磁通势保持不变的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。,3. T 型等效电路：,X2 R2,ZL,4. 型等效电路：,R1、X1很小E1 U1,5. 简化等效电路：, 该电路用于满载 或接近满载运行 时的分析。,I0 很小，I1 I2,3.4 变压器的参数测定（测出等效电路）,一、空载试验 测量: k、PFe、Zm,A,注意：功率表的结构与接法。,实验数据： U1N、I0、P0、U20。,1. 铁损耗: P0 = PFe + PCu = RmI02 + R1I02 PFeP0,2. 励磁阻抗模：,
7、|Zm | Z1+Zm |,3. 励磁电阻：,RmR1 + Rm,4. 励磁电抗:,5. 电压比:,二、短路试验,实验方法： 逐渐增加 U1 ，使电流达到额定值：I1 = I1N,U1 =(5%10%)U1N,A,实验数据：US = U1、IS = I1N 、PS 。,2. 短路阻抗模：,1. 铜损耗: PCu PFe + PCu = Ps,电流为额定值时的短路损耗,(3) 无功功率：,Q1 = U1I1sin1,Q2 = U2I2sin2,2. 损耗P1P2 = PCu + PFe(1) 铜损耗： PCu = R1I12 + R2I22 = R1I12 + R2I22 = RS I12 =
8、RS I22 = 2 PS,由于: PCuI2, 可变损耗。,(2) 铁损耗： PFe= Rm I02,由于: PFem、f 等，,当 U1 、f 均不变时，,PFe不变 不变损耗。,3. 效率,= P0,3.6 三相变压器,联结组：联结方式 + 联结组号。联结组号：表示高低压绕组相应线电动势之间相差。1. 联结组的表示方式(1) 单相电动势的相位关系,U1U2u1u2,相位关系:,(2) 三相变压器的联结组,时钟表示法：高压绕组的线电动势（任取一个）作分针，指向12点；低压绕组对应的线电动势作时针，它们所确定的钟点数即为联结组号。2. 联结组判断方法(1) 由联结图确定联结方式；(2) 在联
9、结图上标出高、低压绕组的线电动势和相 电动势；(3) 画出高压绕组的电动势相量图。 星形联结时相电动势画成 Y 形，三角形联结时相电动势画成 形。,(4) 画出低压绕组的电动势相量图。,先画相电动势相量，再画线电动势相量。(5) 判断联结组号，写出联结组。 找出某个对应的高、低压绕组的线电动势的相位差，确定钟点数。 典型的联结组：Y,yn0、Y,d11、YN,d11。 三角形联结的两种方式：,顺接,逆接,例1：判断按下图方式联结的三相变压器的联结组。,联结组号: Y,d1,例2：判断按下图方式联结的三相变压器的联结组。,联结组号: D,y7,例3：判断按下图方式联结的三相变压器的联结组。,联结组号: Y,d11, 各种的应用场合,(1) Y,yn0 联结组：二次侧组成三相四线制。用于配电变压器时可兼供动力和照明负载。 (2) Y,d11 联结组：用于二次侧电压超过400 V 的线路中。 (3) YN,d11 联结组：用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。 变压器的某一侧接成三角形，对运行有利。,
