《电机与拖动基础及MATLAB仿真 教学课件 ppt 作者 陈亚爱 第1章 变压器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机与拖动基础及MATLAB仿真 教学课件 ppt 作者 陈亚爱 第1章 变压器（174页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,电机与拖动基础及 MATLAB仿真 陈亚爱 周京华编著 李正熙主审,Page 2,本课程的章节和内容,绪 论 第1章 变压器 第2章 三相交流电动机 第3章 三相交流电动机的电力拖动 第4章 直流电机 第5章 直流电动机的电力拖动 第6章 驱动和控制微电机 第7章 电动机容量的选择,Page 3,第 1 章 变 压 器,Page 4,本章内容,1.1 概述,1.2 单相变压器的空载运行,1.3 单相变压器的负载运行,1.4 变压器参数的试验测定,1.5 标幺值,1.6 变压器的运行特性,1.7 三相变压器,1.8 其他用途的变压器,1.9 变压器并联运行,1.10 实例（应用）,1.11 变
2、压器仿真,本章教学基本要求,1.了解变压器的主要结构、基本工作原理及主要额定值的意义。,2.通过变压器的负载运行分析，深入理解负载运行时变压器各物理量之间的关系，绕组折算的物理意义及其计算方法，掌握负载运行时的等效电路、相量图、参数测定及求解电压变化率和效率，学会分析变压器的运行性能。,3.熟悉三相变压器的联接组标号，并能根据绕组接线图判别其联接组标号或按照已知的联接组标号画出绕组的接线图。,4.了解自耦变压器、仪用互感器的结构特点、基本工作原理和使用注意事项。,Page 5,本章教学基本要求,1理解在不同运行状态下I0、I1和I2等参数的物理意义。,2变压器的基本方程、等效电路、相量图以及运
3、行特性。,3三相变压器的联接组标号。,重点：,Page 6,Page 7,提问,变压器是一种变换交流电的静止电气设备。 （注：本书以双绕组电力变压器为研究对象）,什么是变压器？有什么作用？,电力变压器的主要作用是变换电压。,电力降压变压器,Page 8,1.1概述,1.1.1变压器的用途与分类,变压器按用途可分为输配电用的电力变压器，包括升、降压变压器等；,供特殊电源用的特种变压器，包括电焊变压器、整流变压器、电炉变压器、中频变压器等；,供测量用的仪用变压器，包括：电流互感器、电压互感器、自耦变压器（调压器）等,用于自动控制系统的是小功率变压器；,用于通信系统的是阻抗变换器等等。,用途,Pag
4、e 9,1.1概述,1.1.1变压器的用途与分类,按铁心结构分类，变压器有心式和壳式两种。,分类,a）心式变压器 b）壳式变压器 图1-1 心式变压器和壳式变压器,Page 10,1.1概述,1.1.1变压器的用途与分类,Page 11,1.1概述,1.1.2变压器的基本工作原理,图1-2所示为单相变压器基本工作原理示意图，在同一铁心上分别绕有匝数为N1和N2的两个高、低压绕组，其中接电源的、从电网吸收电能的AX绕组称为一次绕组，接负载的、向外电路输出电能的ax绕组称为二次绕组。,图1-2 单相变压器基本工作示意图,一次绕组,二次绕组,Page 12,1.1概述,1.1.2变压器的基本工作原理
5、,当一次绕组外加电压U1时，一次绕组就有电流I1流过，并在铁心中产生与U1同频率的交变主磁通m，主磁通同时链绕一、二次绕组，根据电磁感应定律，会在一、二次绕组中产生感应电动势E1、E2，二次侧在E2的作用下产生负载电流I2，向负载输出电能。,图1-2 单相变压器基本工作示意图,一次侧,二次侧,根据电磁感应定律则有：,式中k为变压器变比。,若忽略绕组内阻和漏磁通，一、二次绕组端电压近似为：,1.1概述,1.1.2变压器的基本工作原理,Page 13,（1-1）,（1-2）,（1-4）,变压器主要有： 铁芯、绕组、油箱、 附件等组成。,1.1概述,1.1.3变压器主要结构,Page 14,1.1概
6、述,1.1.3变压器主要结构,铁心是变压器的磁路部分，由铁心柱（柱上套装绕组）、铁轭（连接铁心以形成闭合磁路）组成，为减小涡流和磁滞损耗，提高磁路导磁性，铁心通常采用厚度为0.27mm 0.35mm的硅钢片涂绝缘漆交错叠成，变压器硅钢片叠法如图1-4所示。,铁心,小型变压器铁心截面为矩形或方形，大型变压器铁心截面为阶梯形，这是为了充分利用空间。,a）单相 b）三相 图1-4 变压器硅钢片的叠法,Page 15,1.1概述,1.1.3变压器主要结构,绕组是变压器的电路部分，采用铜或铝线绕制而成，一、二次绕组同心套在铁心柱上，为便于绝缘，一般低压绕组放置在内，高压绕组放置在外，但大容量的低压大电流
7、变压器，考虑到引出线工艺困难，往往把低压绕组套在高压绕组的外面。,绕组,器身是指铁心和绕组装在一起的整体。,器身,油箱是装器身和变压器油的，为了便于散热，有的箱壁上焊有散热管。变压器油的作用是绝缘和冷却。,油箱,Page 16,1.1概述,1.1.3变压器主要结构,另外，有些场合不宜采用油浸式变压器时，常采用干式变压器，其主要部件是铁心和绕组，干式与油浸式变压器的铁心和绕组结构基本相同，绕组多采用纱包绝缘扁铜导线绕制，为增强绝缘性能，绕组常采用浇注。,Page 17,10kV级SC10型环氧树脂浇注干式变压器,1.1概述,1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列,1变压器的铭牌数据,每台变压器都有
8、一铭牌，其示意图如图1-5所示，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器运行性能。,Page 18,额定容量SN 额定容量是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，指额定视在功率，单位：伏安(VA)或千伏安(kVA)或兆伏安(MVA)。 一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器；800 6300kVA的为中型电力变压器；800063000kVA为大型电力变 压器；90000kVA及以上的为特大型电力变压器。,1.1概述,1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列,1变压器的铭牌数据,Page 19,额定电压U1N/U2N 额定电压均指线值电压。一次侧额定电压U1N是指电源加在一次绕组上
9、的额定电压；二次侧额定电压U2N是指一次侧加额定电压二次侧空载时二次绕组的端电压，单位：伏（V）或千伏（kV）。,1.1概述,1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列,1变压器的铭牌数据,额定电流I1N/I2N 额定电流均指线值电流。一、二次侧额定电流是指在额定容量和额定电压时长期允许通过的电流，单位：安（A） 额定频率fN 额定频率指工业用电频率，我国规定为50Hz。,Page 20,变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为： 单相变压器： 三相变压器：,1.1概述,1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列,1变压器的铭牌数据,Page 21,（1-5）,（1-6）,（1）型号说明 变压器型
10、号包括：基本代号、额定容量、额定电压及结构性能特点。 例如型号为：SL7-630/10,“S”代表 三相,“L”代表 铝导线,“7”代表设计序号,“630”代表额定容量 为630kVA,“10”代表高压绕组 额定电压为10kV。,1.1概述,1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列,2变压器的主要系列,Page 22,(2)主要系列,我国生产的各种变压器系列产品有：S7、SL7、S9、SC8等。其中SC8型为环氧树脂浇注干式变压器。,1.1概述,1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列,2变压器的主要系列,Page 23,1.1概述,1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列,【例题1-1】,注意：变压器的
11、电压比是指一、二次侧相电压之比。,有一台三相电力变压器，已知：SN=2000kVA，U1N/U2N=10/0.4kV，=50Hz，Yd11联接组标号。试求：（1）高、低压侧的额定电流；（2）电压比。,（1）高、低压侧的额定电流,（2）电压比,注意：变压器的电压比是指一、二次侧相电压之比。,Page 24,1.1概述,1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列,【补充作业题1】,注意：变压器的电压比是指一、二次侧相电压之比。,有一台三相电力变压器，其型号为S9-1000/10，已知U1N/U2N=10/0.4kV，=50Hz，Yd11联接组别。试求：（1）高、低压侧额定电流；（2）变比。,Page 2
12、5,变压器空载运行也称无载 运行，它是指一次侧加电源电 压，二次侧开路的运行状况。,1.2单相变压器的空载运行,1.2.1变压器空载运行时的磁场,Page 26,N1、N2分别为一、二次绕组匝数；U1为电源电压；I0为原边空载电流；m、s1分别为主磁通和漏磁通； E1、Es1、E2分别为一次侧感应电动势、漏感电动势和二次侧感应电动势；U20为二次侧空载电压。,1.2单相变压器的空载运行,1.2.1变压器空载运行时的磁场,Page 27,漏磁通s1只占主磁通的(0.10.2)%，主磁通m与i0之间呈非线性关系，向二次侧传递能量；而漏磁通s1与i0之间呈线性关系，不能向二次侧传递能量。,产生,起励
13、磁作用无功分量,空载损耗、有功分量,励磁电流,1.2单相变压器的空载运行,1.2.1变压器空载运行时的磁场,图1-6变压器空载运行原理图,Page 28,主磁通,漏磁通,问题：如何确定变压器各电磁量正方向？,1.2单相变压器的空载运行,1.2.1变压器空载运行时的磁场,Page 29,规定各电磁量的正方向原则为：一次绕组是电源的负载，则一次侧各量按电动机惯例；二次绕组是电源，则二次侧各量按发电机惯例。具体规定如下： 1.由于u1是交流电，先任意规定1的正方向； 2.正方向的1确定了0的正方向； 3.m、s1正方向与0的正方向之间符合右手螺旋定则； 4.E1、Es1正方向分别与m、s1正方向之间
14、符合右手螺旋定则； 5.E2正方向与m正方向之间符合右手螺旋定则； 6.E2正方向与2的正方向相反。,1.2单相变压器的空载运行,1.2.2变压器各电磁量正方向,Page 30,1.2单相变压器的空载运行,1.2.2变压器各电磁量正方向,1. 和 按电动机惯例，吸收电功率,2 和 合右手螺旋定则,3 、 和 符合右手螺旋定则,4 和 按发电机惯例，发出电功率,5 由同名端流入,Page 31,电源电压为正弦交流量，则主磁通也是正弦交流量，设主磁通瞬时值为：,式中：,根据电磁感应定律，一次侧感应电动势为：,1.2单相变压器的空载运行,1.2.3空载运行时电压、电动势与主磁通的关系,1.电动势与主
15、磁通的关系,Page 32,（1-7）,（1-9）,（1-8）,同理可得二次侧感应电动势为：,用相量式表示为：,可见，感应电动势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相位滞后于主磁通相量90。,1.2单相变压器的空载运行,1.2.3空载运行时电压、电动势与主磁通的关系,1.电动势与主磁通的关系,Page 33,（1-10）,（1-11）,设忽略一次绕组内阻r1和一次侧漏磁通s1，则有：,当k1为降压变压器；k1为升压变压器。,1.2单相变压器的空载运行,1.2.3空载运行时电压、电动势与主磁通的关系,2.忽略绕组内阻和漏磁通时一、二次电压关系,Page 34,（1-12）,（1-13）,忽略绕组内阻
16、和漏磁通时空载运行相量图,1.2单相变压器的空载运行,1.2.3空载运行时电压、电动势与主磁通的关系,2.忽略绕组内阻和漏磁通时一、二次电压关系,*（励磁电流后面介绍）,Page 35,图1-9空载电流、主磁通 和感应电动势之间的相量关系,一次组内阻为r1，当绕组内通过电流时会产生压降 I0r1，同时考虑漏磁通的影响，一次侧电压方程为： 式中，s1为漏感电动势。,1.2单相变压器的空载运行,1.2.3空载运行时电压、电动势与主磁通的关系,3.考虑绕组内阻和漏磁通时的电压方程式,图1-6变压器空载运行原理图,Page 36,（1-14）,电感定义： 根据 代入电感定义式可得： 式中Ls1为一次绕组漏电感，由于漏
