变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验

《变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、项 目 二：变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验 变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验（知识点部分）变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验（知识点部分） 课题引入：课题引入：为什么要高压输电？为什么要高压输电？ 电能从发电厂输送到用户，输电线路电阻 RX的损耗 pX取决于通过输电线上的电流 l 的大小令输送到用户的功率 P=UIcos 输出电线上的功率损耗： pX=I2RX=（P /Ucos）2L/S=C*1/U2S -输电线材料的电阻系数 S-输电线的截面积 U-输电线路负载端电压 C= P2L/cos2 为常数 说明：若 S 一定.U 升高，损耗 PX 减少，若

2、PX一定. U 升高，S 减小，故可节省材料， 则提高送电电压 U ，可达到减少投资和降低运行费用的目的。 变压器的概念：变压器的概念： 变压器是一种静止的电气设备。它利用电磁感应原理，把输入的交流电压升高或降低 为同频率的交流输出电压，满足高压送电、低压配电及其他用途的需要。 变压器的用途：变压器的用途： 变压器具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用，具有隔离高电压或电流的作用， 特殊结构的变压器，还可以具有稳压特性、陡降特性等。 一、变压器的分类一、变压器的分类1、按用途不同分类： 分为电力变压器（又可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器、厂用变压器等）;特 种变压器（电炉变压器、整流变

3、压器、电焊变压器等);仪用互感器（电压互感器、电流互 感器、电流互感器）;试验用的高压变压器和调压器等。 2、按绕组结构不同： 分为双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。 3、按铁心结构不同： 分为心式变压器和壳式变压器。 4、按相数不同： 分为单相、三相、多相（如整流用的六相）变压器。 5、按调压方式不同：分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。 6、按冷却方式不同： 分为干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环冷却变压器、强迫 油循环导向冷却变压器、充气式变压器等。 7、按容量不同： 分为小型变压器容量为 630kVA 及以下;中型变压器容量为 800kVA6300kVA;

4、大型变 压器容量 8000kVA63000kVA;特大型变压器容量为 900000kVA 及以上。 二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 原绕组匝数为 N1，副绕组匝数为 N2。 当变压器原绕组通以交流电流时，在铁心中产生交变磁通，根据电磁感应原理，原、 副绕组都产生感应电动势，副绕组的感应电动势相当于新的电源，这就是变压器的基本工 作原理。如图 21。 理想变压器：（不计电阻、铁耗和漏磁） 一次与二次绕组完全耦合，且两绕组电阻为零，铁芯中损耗为零，铁芯的导磁率为无穷大， 即磁阻为零。 理想变压器的运行： 原绕组加电压，产生电流，建立磁通，沿铁心闭合分别在原副绕组中感应电动势。图 21 变

5、压器的工作原理 变压器的变电压作用： 由于线圈电阻为零，且一次、二次侧绕组完全耦合，故按照图中的假定正方向下：222dueNdt 111222UENkUEN结论：只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。 变压器的变电流作用：1 12222 12 1U IU IUIIIUk结论：变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。 变压器的变阻抗作用 图中，二次侧绕组电路负载阻抗为：22 IUZL如果从一次侧绕组电路来看LZ，则其大小为： LLZkIU NNINNUNNIUZ2 112121 211 12221结论：变压器在改变电压的同时,亦能实现对阻抗的变换。 本次小结：本次小结： 1、变压器是按电

6、磁感应原理工作的静止电气设备，它在电力系统中用来传递电能、变 换电压和电流，以满足输电及用电的要求。在工业生产中，变压器还用于整流、电炉、电 焊、调压、测量与控制等很多方面。 2、变压器的原绕组从交流电源吸收电能传递到副绕组供给负载，铁心中的磁通是能量 传递的中介桥梁。变压器只能传递交流电能，而不能产生电能；只能改变交流电压或电流 的大小，不改变频率；在传递过程中几乎不改变电流与电压大小的乘积。3、变压器由铁心、绕组两个主要部分组成。铁心是变压器的磁路部分。电力变压器的铁心一般采用 0.35 毫米厚的硅钢片叠装而成。绕组是变压器的电路部分，它是用电磁线绕制而成的。电力变压器还有其他附件，如油箱

7、、油枕、气体继电器、防爆管、分接头开关、绝缘套管等。附件对绕组与铁心起散热、保护、绝缘等作用，它能保证变压器安全可靠地运行。 三、变压器的损耗三、变压器的损耗 变压器运行时将产生损耗，变压器的损耗分两大类 铜耗 1、基本铜耗 2、杂散铜耗 铁耗 1、基本铁耗 2、杂散铁耗 基本铜耗：一、二次绕组内电流所引起时的直流电阻损耗。 杂散铜耗：主要是由漏磁通所引起的肌肤效应，使绕组的有效电阻增大而增加的铜耗。 以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。 铜耗与负载电流的平方成正比。因此也称为可变损耗。 铜耗与绕组的温度有关，一般用 77 度时的电阻值来计算。 基本铁耗：变压器铁心中的磁滞与涡流损耗。 杂

8、散铁耗：主要是铁心接连处由于磁通密度分布不均匀所引起的损耗，和主磁通在铁轭夹件，油箱等结构部件中所引起的涡流损耗。铁耗可近似认为与2 mB或2 1U成正比。由于 变压器一侧电压保持不变。故铁耗可视为不变损耗。 （F 不变的前提下）2 22212 2222 12 12 222 11IrKrIrINNrIrIrPCu NII222 22212 222 11NNNCuNIrKrIrIrP CuNCuN NCuPPIIP2222 四、变压器的效率四、变压器的效率PPP1211122121PPPPPPPP PP 1、因变压器无转动部分，一般效率都很高，大多数在 95%以上。大型变压器可达99%。 测量变

9、压器的效率一般不采用直接测 P1、P2的方法，因 P1与 P2相差很小。测量仪器 本身的误差就可能超出次范围，一般用间接法测量变压器的效率。即测出各种损耗，再计 算效率。考虑到：2222cosPmU IKFeCUFeRmIPPPp 2 22222 2 12222cos cosFeKPmU I PmI UPmI R令02dId可得: FeKPRmI 2 2在计算效率时作以下假设：1.额定电压下空载损耗FeOPP ，且FeP不随负载的变化 而变化。2、额定电流时的CUNKNPP，因铜耗与负载电流平方成正比，所以任一负载下的铜耗2* 2IPPKNCU3、计算2P时忽略了负载时2U的变化，即2* 22

10、222coscosNSIImuPCUFeCUFe PPImUPP PP2221cos112* 22* 22* 20 cos1IPPISPIPKNONKN 因产生最大效率时 KNPIP2* 203/1410 KNPP对应最大效率时负载电流的标幺值为：KNPPI0* 26 . 05 . 02* 2I通过变压器空载和短路实验测取变压器的励磁参数和短路参数。变压器中的参数mZ,kZ对变压器的运行性能有直接影响,知道了变压器的参数,就可绘出等效电路,然后绘出等效电路,然后可以运用等效电路分析计算, mZ可通过空载试验来确定. kZ可以通过试验确定,这两个试验是变压器的主要试验项目. 五、空载实验五、空载

11、实验 注:用大写字母表示高压端,小字母表示低压端.空载试验可在任一边作.但考虑到空载 试验所加电压较高,其电流较小,为试验的安全和仪器仪表选择方便,一般在低压侧作.如图 22。图 22 变压器开了路试验的接线图 测定方法:在低压方加 U1.高压侧开路.都取 Im,Po,U2o 由空载试验等效电路可知:m mZZZIU1011ZZmQ可近似认为 Zo=ZmmN mIUZ1ZmZo 22 mmmRZx20mmIPR201 UUK 注:1、此时测得的值为归算到低压侧的值,如需归算到高压侧时参数应乘2K.2、Zm 与饱和程度有关, 电压越高, 磁路越饱和，Zm 越小, 所以应以额定电压下测读的 数据计

12、算励磁参数. 六、短路试验六、短路试验图 23 变压器短路试验的接线图1、因短路试验电流大, 电压低, 一般在高压侧作，如图 23.从等效电路可见. LZ=0,外加电压仅用来克服变压器本身的漏阻抗压降,所以当 Uk 很低时,电流即到达额定, 该电压为(5-10%)Un.1ZZmQ,且电压很低,所以很小,Zm 大.绝大部分电流流经2Z,可忽略激磁支路不 计。 此时由电源输入的功率 Pk 完全消耗在一、二次绕组铜耗上，即:KKKRIRIRIP2 22 212 1KK KIUZ2 KK KIPR22 KKKRZX可按 221KRRR221KXXX注意：1. NKII,读取 Pk,Uk 计算短路参数。

13、 2、由于绕组的电阻随温度而高.而短路试验一般在室温下进行,所以计算的电阻必须换算到额定工作时的数据,按国际规定换算到c075的数据.00 )75(750TTRRKcK2 )75(2 )75(00KcKcKXRZ上式中：室温 T0：对铜线 234.5，对铝线 228短路试验时使电流达到额定值时所加电压KU1称为阻抗电压或短路电压，阻抗电压用 额定电压百分比表示时有:*111111%100%100KNNKNKNNk kZIUZ UZI UuU阻抗电压百分比是铭牌数据之一, 是变压器的主要参数，阻抗电压的大小反映变压器在额 定负载下运行时,漏阻抗压降的大小。 七、变压器的铭牌七、变压器的铭牌 1、

14、型号：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。 例如：S9-80/10：表示三相变压器（D 表示单相） ，额定容量为 80kVA，高压侧额定电压为 10kV 级的电力变压器。 2、额定值是正确使用变压器的依据，在额定状态下运行，可保证变压器长期安全有效 的工作。1)额定容量NS：指变压器的视在功率。对三相变压器指三相容量之和。单位伏安 （VA）千伏安（KVA）2)额定电压NU：指线电压，NU1指电源加到原绕组上的电压，NU2是副边开路即空 载运行时副绕组的端电压。3)额定电流NI：由NS和NU计算出来的电流，即为额定电流对单相变压器：NN NUSI1NN NUSI22对三相变

15、压器：NUSIN N113NN NUSI2234)额定频率 fN：我国规定标准工业用电频率为 50 赫（HZ）有些国家采用 60 赫。 此外，额定工作状态下变压器的效率、温升等数据均属于额定值。 本次小结：本次小结：一、变压器的损耗、铁损-不变损耗；铜损-可变损耗。二、变压器的效率：12212111PPPPP PPPPP 三、空载实验 四、短路试验五、变压器的铭牌变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验（能力培养部分）变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验（能力培养部分） 一、空载实验一、空载实验 1 1、实训目的、实训目的 1）测量变压器的空载电流和空载损耗； 2）通过测试参数发现磁路的局部或整体缺陷；检查绕组匝间、层间绝缘是否良好，铁 心硅钢片间绝缘状况和装配质量等。 2 2、实训设备、实训设备被测变压器（10/0.4kV）一台；功率表（cos=0.1）三只；电流表三只；平均值电压 表、有效值电压表、频率表各一只；导线若干；工具若干。 3 3、实训步骤、实训步骤 变压器空载试验方法有单相电源法和三相电源法两种，其接线图如下图所示