3版变压器解析实用教案

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1、 变压器是一种静止的交流(jioli)电气设备，它利用电磁感应原理，将一种等级的交流(jioli)电压和电流转变成同频率的另一种等级的交流(jioli)电压和电流。它对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义；同时，它在电气的测试、控制和特殊用电设备上也有广泛的应用。第三章 变压器 本章主要叙述一般用途的电力变压器有工作原理、分类、结构(jigu)和运行特性。第1页/共77页第一页，共78页。电源(dinyun)变压器电力(dinl)变压器控制(kngzh)变压器调压器三相干式变压器第2页/共77页第二页，共78页。第一节变压器的基本(jbn)工作原理和结构一次绕组(roz)N1二次绕

2、组(roz)N2互相绝缘且匝数不同只有磁的耦合而没有电的联系 e2u1i0F0e1可向负载供电 u2根据电磁感应原理改变N1、N2，就可达到改变电压的目的。 一、变压器的基本工作原理第3页/共77页第三页，共78页。电力系统中应用的变压器称作电力变压器，它是电力系统中的重要设备。如果输电线路输送的电功率及功率因数cos一定，越高时，则线路电流越小，输电线的截面积 ，节省材料，减小投资和降低运行费用。由于发电厂的交流发电机受绝缘和工艺技术的限制，通常输出电压为10.5、16kV或更高的20、27kV，而一般高压输电线路的电压为110、220、330、 500、800、1000kV，因此需用升压变

3、压器将电压升高后送入输电线路。当电能输送到用电区后，为了用电安全，又必须用降压变压器将输电线路上(l shng)的高电压降低为配电系统的配电电压，然后再经过降压变压器降压后供电给用户。电力系统的多次升压和降压，使得变压器的应用相当广泛。 1、变压器的应用(yngyng)二、变压器的应用(yngyng)(yngyng)和分类第4页/共77页第四页，共78页。三相(sn xin)(sn xin)电力系统的变压器应用 电厂、电站(din (din zhn)zhn)电能升压(sh(shn n y)y)高压输电降压用户第5页/共77页第五页，共78页。2、变压器的分类(fnli)（1）按用途(yngt)

4、分类（2）按绕组构成(guchng)分类（3 3）按相数分）按相数分类前面所述的应用就是按用途分类，如电力变压器 有单相变压器、三相变压器、多相变压器。双绕组、三绕组、多绕组、自耦变压器。第6页/共77页第六页，共78页。 另外，变压器的应用还有，测量系统中使用的仪用互感器（可将高电压变换成低电压，或将大电流变换成小电流，以隔离高压和便于测量）；自耦调压器（可任意调节输出电压的大小，以适应负载对电压的要求）；在电子线路中用(zhngyng)的电源变压器；变压器还用来耦合电路、传递信号、实现阻抗匹配。作为焊接电源的电焊变压器；专供大功率电炉使用的电炉变压器；将交流电整流成直流电时使用的整流变压器

5、等。1、变压器的应用(yngyng)第7页/共77页第七页，共78页。干式(nsh)变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器、充气式变压器等。（4 4）按冷却）按冷却(lngqu)(lngqu)方式分方式分类 尽管变压器种类繁多(fndu)，但它们皆是利用电磁感应的原理制成的。第8页/共77页第八页，共78页。三、变压器的基本(jbn)(jbn)结构 储油(ch yu)柜安全(nqun)气道线圈铁心油箱放油阀门储油柜式油浸电力变压器分接开关信号式温度计吸湿器油表高压套管低压套管变压器的主要组成是铁心和绕组（俗称为器身）。为了改善散热条件，大、中容量的电力变压器的铁心和绕组浸入盛

6、满变压器油的封闭油箱中，各绕组对外线路的联接由绝缘套管引出。为了使变压器安全、可靠地运行，还设有储油柜、安全气道和气体继电器等附件。 第9页/共77页第九页，共78页。三、变压器的基本(jbn)结构波纹(bwn)片式油浸电力变压器6-气体继电器 7-高压套管 8-低压套管 10-油箱(铁心和绕组(roz)在油箱内) 14- 吊攀 15-盘形分接开关 16-温度计座 17-油位计 18-波纹片第10页/共77页第十页，共78页。三、变压器的基本(jbn)(jbn)结构 1.1.铁心(ti (ti xn)xn)构成变压器磁路系统(xtng)(xtng)，并作为变压器的支撑骨架 铁心柱心柱 磁磁轭0

7、.3mm0.3mm或或0.27mm0.27mm或更薄的硅或更薄的硅钢片，减小片，减小铁耗。耗。 目前主要采用晶粒目前主要采用晶粒有取向冷轧硅钢片有取向冷轧硅钢片, ,其导磁性好其导磁性好, ,铁耗铁耗小小. . 热轧硅钢片已热轧硅钢片已基本淘汰基本淘汰. .第11页/共77页第十一页，共78页。大、中型变压器的铁心，一般先将硅钢片裁成条形，然后采用交错叠片(dipin)的方式叠装而成。交错叠片(dipin)的目的是使各层磁路的接缝互相错开，以减小接缝处的气隙和磁路的磁阻，从而减小励磁电流。1.铁心(tixn)第12页/共77页第十二页，共78页。2.2.绕组(roz) (roz) 变压器中的电

8、路部分，小型变压器一般用具有(jyu) (jyu) 绝缘的漆包圆铜线绕制而成，对容量稍大的变 压器则用扁铜线绕制。 同心同心(tngxn)(tngxn)式式绕组高、低压绕组同心地套装在高、低压绕组同心地套装在铁心柱上。为了便于与铁心铁心柱上。为了便于与铁心绝缘，把低压绕组套装在里绝缘，把低压绕组套装在里面，高压绕组套装在外面。面，高压绕组套装在外面。 第13页/共77页第十三页，共78页。（）油箱油浸式变压器的外壳就是油箱，它起机械支撑(zhchng)、和冷却散热作用。变压器的器身放在装有变压器油的油箱内。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，通过变压器油的对流，将铁心和绕组所产生的热量传递给油

9、箱和散热管或波纹片，再往空气中散发热量。3.其他结构(jigu)附件(2）储油柜 亦称油枕，保证(bozhng)器身始终浸在变压器油中。 （4）分接开关 变压器运行时，输出电压可控制在允许的变化范围内，通过分接开关改变一次绕组匝数，使输出电压的调节为额定电压的 (3）波纹片 图3-2b中的波纹片是特殊的一种碳钢材料，它即是连接油箱的散热管片(道)又可起到热胀冷缩作用，其热胀冷缩作用可取代图3-2a中的储油柜作用。所以目前2000KV.A及下，10/0.4kV的油浸式电力变压器均采用波纹片式的，储油柜（油枕）式已很少生产。第14页/共77页第十四页，共78页。四、变压器的铭牌(mngpi)(mn

10、gpi)和额定值 为了使变压器安全、经济、合理地运行，每一台变压器都安装了一块铭牌，上面标明了变压器型号及各种额定数据，只有理解铭牌上的各种数据的含义(hny)，才能正确、安全地使用变压器。第15页/共77页第十五页，共78页。铭牌(mngpi)1第16页/共77页第十六页，共78页。1、变压器的型号与冷却(lngqu)方式型号(xngho)：冷却(lngqu)方式：第17页/共77页第十七页，共78页。铭牌(mngpi)2第18页/共77页第十八页，共78页。干式(nsh)电力变压器 SGB是干式电力变压器(简称干变)中的一类。其中(qzhng)S三相；GNOMEX绝缘纸作匝绝缘；B低压绕组

11、用铜箔绕制；高低绕组都用真空压力漆作绝缘处理。SCB是另一类干变，C环氧树脂浇注，高压线圈(xinqun)用环氧树脂浇注密封；低压铜箔线圈(xinqun)的端部用环氧树脂密封当今2000KVA及以下，10 /0.4kV的干式电力变压器广泛应用于工厂、学校的变电场所。这是由于如今的冷轧硅钢片质量好，损耗小，绕组的绝缘等级不断提高，允许的温升提高等因素。第19页/共77页第十九页，共78页。（1 1）额定( dng)( dng)电压U1NU1N和U2N U2N U1N：加在一次绕组上的正常工作电压值（kV)。根据 变压器的绝缘强度(qingd)和允许发热等条件规定U2N：一次绕组加上额定电压(di

12、ny)后，额定分接，二次绕组的空载电压(diny)值（kV)。 注意：注意：U U2N2N不等于额定负载时的负载电压不等于额定负载时的负载电压额定电压在三相变压器中是指线电压。额定电压在三相变压器中是指线电压。2 . 变压器的额定值第20页/共77页第二十页，共78页。（2 2）额定电流I I1N1N和I I2N2N 根据变压器允许发热的条件而规定的满载电流(dinli) (dinli) 值（A A）。在三相变压器中额定电流(dinli)(dinli)是指线电流(dinli)(dinli)。 （3 3）额定( dng)( dng)容量SNSN变压器在额定工作(gngzu)(gngzu)条件下变

13、压器输出能力即视在 功率（kVAkVA）。 单相变压器的额定容量 三相变压器的额定容量 第21页/共77页第二十一页，共78页。例3 31 1：一台三相(sn xin)(sn xin)油浸自冷式变压器，已知SNSN560kVA560kVA，U1N/U2N=10000V/400VU1N/U2N=10000V/400V，试求一次、二次绕组的额定电流I1N I1N 、I2NI2N各是多大? ?解： 第22页/共77页第二十二页，共78页。第二节单相(dnxin)变压器的空载运行变压器的一次绕组接在额定( dng)电压的交流电源上，而二次绕组开路，这种运行方式称为变压器的空载运行。 一般电工惯例来规定

14、图中各物理量的正方向)同一条支路中，电压的正方向与电流的正方向一致；)由电流产生的磁通势所建立的磁通其二者的正方向符合右手螺旋法则(fz)；)由磁通产生的感应电动势，其正方向与产生该磁通的电流的正方向一致。一、空载运行时的物理状况第23页/共77页第二十三页，共78页。一、空载运行时的物理(wl)状况 空载时，当一次绕组加上交流电源电压1时， 一次绕组中就有空载电流0流过，产生空载磁通势001，并建立空载磁场。主磁通通过铁心闭合，同时交链一次、二次绕组，并产生感应电动势1和2，如果二次绕组与负载接通，则在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通起着传递(chund)能量的媒介作用；另有一小部分

15、磁通主要由非磁性材料（空气(kngq)或变压器油等）形成闭路，只与一次绕组交链，不参与能量传递，称之为一次绕组的漏磁通1 ，它在一次绕组中产生漏磁电动势E1 。以上过程可表示为：第24页/共77页第二十四页，共78页。二、感应(gnyng)电动势和漏磁电动势在变压器一次绕组加上正弦交流(jioli)电压1时，设msint1、感应(gnyng)电动势可见；由产生的感应电动势e1也按正弦规律变化，频率为电源频率，有效值 ；时间相位上滞后于主磁通90。(三要素) 用相量形式表示：同理:第25页/共77页第二十五页，共78页。二、感应(gnyng)电动势和漏磁电动势2、漏磁电动势变压器一次绕组的漏磁通

16、1也将在一次绕组中感应产生一个漏磁电动势1。根据前面(qin mian)的分析，同样可得出：由电工基础知识，引入参数L1，X1（一次绕组的漏电(lu din)感或漏电(lu din)抗），可推得电路形式的漏磁电动势表达式：从物理意义上讲，漏电抗反映了漏磁通对电路的电磁效应。对已制成的变压器，漏电感1为一常数，频率一定，漏电抗也是常数。第26页/共77页第二十六页，共78页。三、空载(knzi)运行时的等效电路和电动势平衡方程式 除了前面引入的漏电抗参数X1，这里再引入参数Zm，把前面的单相变压器空载运行的电磁关系(gun x)用电路形式“等效”表示：空载(kn zi)变压器看成两个电抗线圈串联

17、，一个有铁心其阻抗为Zm，一个没有铁心其阻抗为Z1（一次侧漏阻抗）图中：励磁参数励磁电阻励磁电抗由图可得一次侧电动势平衡方程式： 空载等效电路第27页/共77页第二十七页，共78页。三、空载运行(ynxng)时的等效电路和电动势平衡方程式电力变压器的I0主要是用于建立空载磁场的感性无功电流(dinli),其值很小,一般1,降压变压器KN2是自耦降压变压器。将抽头做成滑动触头，就成为自耦调压器。常用于调节试验电压的大小 自耦调压器第72页/共77页第七十二页，共78页。二、仪用互感器为了测量人员的安全(nqun)(nqun)，使测量回路与高压电网 相互隔离； 扩大测量仪表（电流表及电压表）的测量

18、范围。 作用电压(diny)(diny)互感器电流(dinli)(dinli)互感器分类第73页/共77页第七十三页，共78页。1.电压(diny)互感器二次侧额定电压(diny)100V (diny)100V ，但电压(diny)(diny)表刻度已换算成一次侧电压(diny)(diny)，可以直接读数。有3000V/100V3000V/100V、10000V/100V10000V/100V等。 实际上是一台降压(jin y)变压器 二次绕组绝对不允许短路，应串入熔断器作短路保护。使用时二次绕组回路不宜接入过多的仪表，以免影响电压互感器的测量精度。 电压互感器原理图用于测量高电压电压互感器的

19、铁心及二次绕组一端必须可靠接地。 第74页/共77页第七十四页，共78页。2.电流(dinli)互感器实际上是一台升压(shn y)变压器 用于测量(cling)大电流串在电路中，流过被测电流,匝数少，导线粗。二次侧额定流表5A, 5A, 但电流表按一次侧的电流标出，可以直接读数。有抽头可选择：100A/5A100A/5A、500A/5A500A/5A、2000A/5A2000A/5A等。 按测量误差有大小，准确度分为0.2、0.5、1.0、3.0、10.0。二次绕组绝对不允许开路 电流互感器的铁心及二次绕组一端必须可靠接地 电流表的内阻抗必须很小 电流互感器原理图 第75页/共77页第七十五

20、页，共78页。2.电流(dinli)互感器其工作原理和电流互感器的相同。结构特点是：压动活动手柄，铁心象一把钳子可以张合，被测载流导线就是一次绕组（只有一匝），穿过其中。此时借助(jizh)电磁感应作用，由二次绕组所接的电流表直接读出被测导线中电流的大小。 在实际工作中，为了方便在带电(di din)现场检测线路中的电流，工程上常采用一种钳形电流表。钳形电流表 被测导线铁心固定手柄表头二次绕组活动手柄第76页/共77页第七十六页，共78页。谢谢大家(dji)观赏！第77页/共77页第七十七页，共78页。内容(nirng)总结变压器是一种静止的交流电气设备，它利用电磁感应原理，将一种等级的交流电压(diny)和电流转变成同频率的另一种等级的交流电压(diny)和电流。改变N1、N2，就可达到改变电压(diny)的目的。0.3mm或0.27mm或更薄的硅钢片，减小铁耗。电动势和电压(diny)的折算值等于实际值乘以，。电流的折算值等于实际值除以，。电阻、漏电抗及阻抗的折算值等于实际值乘以2。因空载时功率因数很低，一般采用低功率因数表。二、三相变压器的电路系统联结组第七十八页，共78页。