《石油大学本科课程电机与拖动基础（PPT教程）第三章 变压器1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油大学本科课程电机与拖动基础（PPT教程）第三章 变压器1（133页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 变压器 中国石油大学（华东）信控学院 赵仁德 变压器是一种静止的电气设备， 通过电磁耦合作用，把电能或信号从一个电路传递到另一个电路。通常用来改变电压的大小，故叫变压器，有时用于电气隔离。 电力变压器（升压、降压、配电） 特种变压器（电炉、整流） 仪用互感器（电压、电流互感器、脉冲变压器，阻抗匹配变压器） 实验用变压器（高压、调压） 也可按铁心结构、相数或变压器冷却方式划分 按用途 分类 本章学习重点 电力变压器 电力变压器 电力变压器 电力变压器 电力变压器 电炉变压器 (专用 ) 给电炉 (如炼钢 炉 )供电。 电焊变压器 (专用 ) 给电焊机供电。 整流变压器 (专用 )： 给直
2、流电力机车供电 三相干式变压器 电源变压器 接触调压器 控制变压器 仪用、试验用变压器：用在测量设备中，如互感器。 电子变压器：用在电子线路中。 3压器的结构和工作原理 一、主要结构（磁路、电路及辅助部分） 铁心是变压器主磁通经过的磁路部分；铁心通常用 心式冷轧硅钢片迭片 铁心柱截面形状：小型变压器做成 方形 或者 矩形 ；大型变 压器做成 阶梯形 。容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道 (纵向 /横向 )。 圈） 绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成 。 绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。根据绕组与铁心的配置
3、方式不同有心式和壳式之分。 温度计；吸湿器，储油柜；油表；气体继电器；高压套管；低压套管；油箱等等 箱用钢板焊接而成。油起到绝缘和导热作用。 单相变压器：两个线圈没有电的直接联系， 只有磁的耦合。 原边绕组（一次绕组或初级绕组）：两个线圈中接交流电源的线圈， 其匝数为 边绕组（二次绕组或次级绕组）：接到用电设备上（负载）的线圈，匝数为 122变压器原、副边电势之比等于原、副边匝数之比，通常称之为变压器的变比。 二、基本工作原理 当原边绕组通入电压 交变磁通 ， 同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内感应电动势。接通 边有电流产生，向负载输出功率。 1u 1出原副 边的电压回路方程 112 2 2
4、U E I Z感应电动势为电压升，其方向与电压降相反 2定值 N 位为 VA/通常把变压器 1、 2次侧的额定容量设计为相同。与直流电机额定容量有何不同？ (2)额定电压 2N 载电压 。单位为 相变压器中，额定电压指的是 线 电压。指有效值。 对三相： ，3/ 11 2 3/(3)额定电流 2N 是变压器在额定容量和额定电压下所应提供的电流，在三相变压器指线电流。单位为 A/有效值。 (4)额定频率 位为 国规定， 0外，铭牌上还会给出型号 /三相联接组号 /连接图 /阻抗电压运行方式 /冷却方式 /重量等数据。 对单相： N/ N/ 例题 一台三相变压器， ， 联接， 求： 1/110/,
5、1 6 0 0 0 21 /Y 50;,)1 I I 21 , ;,)1 ； 1） 线电流： 解： 211 33 92 2）相电流： N N 43/22 3）相电压： N 1 N 1122 3相变压器的空载运行 变压器空载运行： 变压器的原绕组加上额定电压，副绕组开路。 几个概念： 空载电流、励磁磁动势、主磁通、漏磁通 一、空载运行时的物理情况 主磁通 和漏磁通 1在绕组内产生的感应电动势： 1112211磁通 在原边绕组内感应电动势的瞬时值 主磁通 在副边绕组内感应电动势的瞬时值； 漏磁通 1在原边绕组内感应电动势的瞬时值 二、空载电流 1、忽略空载损耗时的空载电流 如果原边接到正弦电压上，
6、则主磁通为正弦，对不对？ 11 1 1()d Nd t d t 主磁通为正弦时，励磁电流为尖顶波。不可以用相量表示，在工程上，通常用等效正弦波来代替实际空载电流，其等效条件为：频率相等、有效值相等。 1E021EI22、考虑空载损耗时的空载电流 空载电流不仅要建立空载磁场，还要给磁滞和涡流等空载损耗提供能量。所以考虑空载损耗时的空载电流应超前于主磁通。 还可以从另一个角度来理解，由于磁滞和涡流，使得磁通的变化滞后于励磁电流的变化。 0 I 从相量图中可以看出，磁化电流为无功分量，用来建立磁场，而铁耗为有功分量。 三、感应电动势和变压器变比 主磁通按正弦规律变化 s i n m t 1 1 1
7、10011( ) c 90 ) 90 ) N t N t E t m：主磁通的幅值； 绕组感应电动势的幅值。 当主磁通按正弦规律变化时，原绕组中感应电动势也按正弦规律变化， 但相位比主磁通落后 900。 E 11 原边电动势幅值 11f 22/ 有效值： 1 1 14 mE j f N 相量表示： m 为有效值相量，而 为幅值相量 1E m001 1 1 1s i n ( 9 0 ) 2 4 . 4 4 s i n ( 9 0 ) t f N t 副边电势分析 副边绕组链接同一磁链，副边电动势幅值： 222 2 1 2/ 2 4 . 4 4 f N 有效值： 相量表示： 2 1 24 . 4
8、4 mE j f N m、副绕组电动势 2之比称为变压器的变比 k. 由于 . 2211212121对于三相变压器，变比指相电势之比。 漏磁通 1通过的磁路是线性的，漏电势可表示为： 21 1 0 1 0 01 1 1 1 1 1()d d N i d i d N N Ld t d t d t d t 若励磁电流 即 ts 10101 L 001 1 0 12 9 0 ) I L ; 0 1j I X 原边漏磁通产生的 感应 电动势 011 1 1 1 1 1 - 9 0 )4 N j f N 相量表示： （ 1） 征漏磁通对电流的电磁效应。两者与匝数和几何尺寸有关，均为常数。 （ 2）漏磁电
9、动势与电流同频率，相位上落后 00。 结论 ： 1111 （ 3）空载时，漏阻抗压降小， 主磁通大小， 取决于电网电压、频率和匝数。 课堂练习： 3业： 3虑漏磁通和原边绕组的电阻时，变压器空载运行时相量形式表示的电压平衡方程式： 边绕组电阻； 1 0 1 1 1 0 1 0 1 10 1 1 1 0 1 120 2( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )U I R E E I R jI x I Z 四、空载运行时的电动势平衡方程式 正方向的规定 ：电压与电流符合关联参考方向，主磁通与励磁电流方向符合右手螺旋法则，感应电动势与磁通方向符合右手螺旋法则 根据相量形式的电压平衡式： 五、空载运
10、行的等效电路和相量图 10101 L 漏感电动势： 10101 L 漏感两端电压降： )( 1101 2Em压器的铁耗电阻或激磁电阻，反映铁耗； 变压器的激磁电抗； 压器的激磁阻抗。 2 2 21 0 0/ ; / ;m m F e m m I R p I X Z r 把 和 之间的关系直接用参数形式反映，可把 写成 流过一个阻抗引起的阻抗压降。 1E 0I 1E 0I1 0 0 ()m m Z I r 21 0 0 01 1 1 1() i d i d N N Ld t d t d t d t 2211m m N 22 01 1 1 1 1 N 激磁电抗与原边的漏抗不同，随铁芯的饱和程度变化而变化， 当铁芯饱和时，其值将如何变化？在变压器中铁芯饱和程度由 哪几个量决定？ 一台变压器空载运行，当其原边电压的频率不变，有效值升高 10%后，其励磁电流将如何变化？激励电抗将如何变化？ 铁芯饱和，则磁导率下降，故激磁电感下降，但电抗还与频率 有关。 1 1 14 mE j f N 频率不变，匝数不变，电压有效值升高，则主磁通幅值升高， 励磁电流将升高，激磁电抗将变小 等效电路综合了空载时变压器内部的物理情况， 在等值电路中 它随铁心磁路饱和程度的增加而减少。 0I
