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变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6变压器变压器变压器是一种静止的，将某一等级的变压器是一种静止的，将某一等级的交流交流电压电压和电流转换为同频率的另一等级的交流电压和和电流转换为同频率的另一等级的交流电压和电流的设备。电流的设备。功能：功能：变电压变电压 电力系统电力系统变电流变电流 电流互感器电流互感器变阻抗变阻抗 电子电路中的阻抗匹配电子电路中的阻抗匹配变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6 发电厂发电厂10.5千伏千伏输电线输电线220千伏千伏升压升压变电站变电站10千伏千伏降压降压 变压器应用举例变压器应用举例降压降压实验室实验室380/220伏伏降压降压仪器仪器36伏伏降压降压我国规定：输电线路的电压为我国规定：输电线路的电压为110KV，220KV，500KV等几种等几种变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6任务任务5 5 其它用途的变压器其它用途的变压器 任务任务4 4 三相变压器三相变压器 任务任务3 3 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行 任务任务2 2 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行 任务任务1 1 变压器基本工作原理和结构变压器基本工作原理和结构 变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6任务任务1 1 变压器基本工作原理和结构变压器基本工作原理和结构 一、一、变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理 一个铁心：一个铁心：提供磁通的闭合路径。提供磁通的闭合路径。两个绕组：两个绕组：1次侧绕组次侧绕组N1；2次侧绕组次侧绕组N2。单相变压器原理图单相变压器原理图 变压器变压器上一张上一张下一张下一张 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。只要一、二只要一、二次绕组的匝数不次绕组的匝数不同，就能达到改同，就能达到改变压的目的。变压的目的。变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6任务任务1 1 变压器基本工作原理和结构变压器基本工作原理和结构 一、一、变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理 空载运行：空载运行：U1 i1 感应感应电势电势e1和和e2 U2；略去绕组电阻和漏抗压降，则：略去绕组电阻和漏抗压降，则：第一章第一章上一张上一张下一张下一张2023/3/6二、变压器的应用与分类二、变压器的应用与分类1 1）电力变压器）电力变压器）电力变压器）电力变压器：电力系统传输电能的：电力系统传输电能的升压变压器升压变压器/降压变压器降压变压器 等。等。2)2)特殊变压器特殊变压器特殊变压器特殊变压器：给电焊机供电的：给电焊机供电的电焊变压器电焊变压器，给炼钢炉供电的，给炼钢炉供电的电炉电炉变压器变压器等等3)3)仪用互感器仪用互感器仪用互感器仪用互感器：电压互感器电压互感器电压互感器电压互感器 /电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器 4)4)试验变压器试验变压器试验变压器试验变压器：高压试验用：高压试验用5)5)调压变压器：调压变压器：调压变压器：调压变压器：能在一定范围内连续能在一定范围内连续能在一定范围内连续能在一定范围内连续调节输出电压调节输出电压6)6)控制变压器：控制变压器：控制变压器：控制变压器：隔离防止触电安全，同时隔离防止触电安全，同时隔离防止触电安全，同时隔离防止触电安全，同时提供多种电压提供多种电压提供多种电压提供多种电压 按用途分按用途分按用途分按用途分:变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6按制造方式按制造方式按制造方式按制造方式壳式壳式壳式壳式(用在小容量变压器）用在小容量变压器）心式心式心式心式（工艺简单应用广泛）（工艺简单应用广泛）变压器变压器变压器变压器图形符号图形符号图形符号图形符号变压器变压器变压器变压器文字符号文字符号文字符号文字符号：T T按相数分按相数分按相数分按相数分单相变压器单相变压器单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器 多相变压器多相变压器多相变压器多相变压器 不同的分类，基本原理一样不同的分类，基本原理一样变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6三、电力变压器的基本结构三、电力变压器的基本结构 分类：分类：干式变压器：干式变压器：空气冷却。空气冷却。一般用于小容量变压器，如电一般用于小容量变压器，如电站、工厂等。在电力系统中，变压比为站、工厂等。在电力系统中，变压比为6000V/400V，用于，用于额定电压为额定电压为380V的负载。的负载。油浸式变压器：油浸式变压器：油冷却。油冷却。一般用于升压站和发电厂，变一般用于升压站和发电厂，变压比为压比为20KV/500KV，20KV/6KV等。等。变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6油油浸浸式式电电力力变变压压器器1.铁心（硅钢片）：铁心（硅钢片）：变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。2.绕组（铜线或铝线）：绕组（铜线或铝线）：变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。3.绝缘套管（引出装置）：绝缘套管（引出装置）：将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。4.油箱：油箱：油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。5.附件：附件：储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6（一）电力变压器的额定值（一）电力变压器的额定值3额定容量额定容量 SN：额定条件下的输出功率：额定条件下的输出功率 1额定电压额定电压 UN1和和UN2：绕组正常工作时的电压值：绕组正常工作时的电压值2额定电流额定电流 IN1和和IN2：绕组长期允许的最大电流值：绕组长期允许的最大电流值4额定频率额定频率 f：50Hz四、电力变压器的额定值与主要系列四、电力变压器的额定值与主要系列 单相变压器的是单相变压器的是相电压；相电压；三相变压器的是三相变压器的是线电压。线电压。变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6（二）电力变压器的型号及主要系列（二）电力变压器的型号及主要系列第一章第一章上一张上一张下一张下一张2023/3/6三相三相铝线铝线高压边额定电压高压边额定电压10kv额定容量额定容量1000kvA变压器型号：变压器型号：三相三相设计序号设计序号高压边额定电压高压边额定电压10kv额定容量额定容量500kvA变压器型号：变压器型号：S9 500/10组合式组合式冷却方式冷却方式高压边额定电压高压边额定电压10kv额定容量额定容量630kvA变压器型号：变压器型号：Zb-F-630/10变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6任务任务2 2 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行 I2=0U2=U20=E2U1E1变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6绕组：绕组：绕组：绕组：一次绕组一次绕组一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组二次绕组二次绕组单相变压器单相变压器+变压器的磁路变压器的磁路由硅钢片叠成由硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁心铁心变压器的电路变压器的电路变压器的电路变压器的电路一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6空载电流空载电流(励磁电流励磁电流)：占额定电流的：占额定电流的2%2%10%10%空载损耗空载损耗(铁心损耗铁心损耗 P PFeFe)：磁滞损耗和涡流损耗：磁滞损耗和涡流损耗 磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗；磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗；磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗；磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗；涡流损耗：涡流损耗：涡流损耗：涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感应电流交变磁通在铁心中产生的感应电流交变磁通在铁心中产生的感应电流交变磁通在铁心中产生的感应电流(涡流涡流涡流涡流)造造造造成的损耗。成的损耗。成的损耗。成的损耗。铜损耗铜损耗 (P PCuCu：绕组的损耗绕组的损耗)很小很小变压器的损耗：变压器的损耗：变压器的损耗：变压器的损耗：P=PFe PCu 可变损耗可变损耗 不变损耗不变损耗变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6任务任务3 3 单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行 变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6结论：原、副边电流与匝数成反比结论：原、副边电流与匝数成反比2、变电流：、变电流：Z四、变压器的作用四、变压器的作用1、变电压、变电压变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/63、变阻抗：、变阻抗：n应用：应用：阻抗匹配阻抗匹配n在电子电路中，为了在电子电路中，为了提高提高信号的信号的传输功率和效率传输功率和效率，常用变，常用变压器将负载阻抗变换为适当的数值，以取得最大的传输功压器将负载阻抗变换为适当的数值，以取得最大的传输功率和效率，这种做法称为阻抗匹配。率和效率，这种做法称为阻抗匹配。变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6 变电压变电压变电流变电流变阻抗变阻抗变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6五、五、变压变压器的器的运行特性运行特性 （一）变压器的外特性（一）变压器的外特性 和和 电压变化率电压变化率电压变电压变化率：化率：反映反映电压电压的的稳稳定性定性 变压变压器主要性能指器主要性能指标标 电力变压器：电力变压器：U=2%3%外特性外特性效率特性效率特性当当 U1=U1N，cos 2 不变时，不变时，U2=f(I2)2-纯电阻负载；纯电阻负载；1-感性负载；感性负载；3-容性负载容性负载一般供电系统希望要硬特性（随一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，的变化，U2 变化不多）变化不多）变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6（二）变压器的效率特性（二）变压器的效率特性输出功率输出功率输出功率输出功率输入功率输入功率输入功率输入功率 cos 2 不变时，不变时，效率效率=f(I2)；电力变压器，最大效率出现在电力变压器，最大效率出现在I2=（0.50.7）I2N变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6小结：小结：小结：小结：单相变压器的功率关系单相变压器的功率关系单相变压器的功率关系单相变压器的功率关系 1.1.一次绕组的视在功率一次绕组的视在功率一次绕组的视在功率一次绕组的视在功率 S1=UN1IN12.2.二次绕组的视在功率二次绕组的视在功率二次绕组的视在功率二次绕组的视在功率 S2=UN2IN23.3.输入功率输入功率输入功率输入功率 P1=UN1IN1cos 1 4.4.输出功率输出功率输出功率输出功率 P2=UN2IN2cos 25.5.变压器的损耗变压器的损耗变压器的损耗变压器的损耗 P=PFePCu(1)铜损耗铜损耗 PCu=R1I12+R2I22(2)铁损耗铁损耗 PFe=PhPe 6.6.效率效率效率效率 P1P2 =100%变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6任务任务4 4 三相变压器三相变压器 1、三相变压器组：、三相变压器组：三个独立单相三个独立单相变压器组成的变压器组变压器组成的变压器组 特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。一、三相变压器的种类一、三相变压器的种类一、三相变压器的种类一、三相变压器的种类变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6ABCXYZabczyx2、三相心式变压器：、三相心式变压器：铁心为三相所共有的三相变压器铁心为三相所共有的三相变压器 特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6绕组名称绕组名称首端首端末端末端中性点中性点高压绕组高压绕组A、B、CX、Y、ZN低压绕组低压绕组a、b、cx、y、zn二、三相绕组的联结方式二、三相绕组的联结方式变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6原边：原边：Y YN D()副边：副边：y yn d 星形星形 三角形三角形变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器YynYyn联结联结联结联结线电压之比：线电压之比：线电压之比：线电压之比：ACBbca+变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器YNdYNd联结联结联结联结线电压之比：线电压之比：线电压之比：线电压之比：ACBabc+GB:Yyn、Yd、YNd、Yy、YNy最常用的三种最常用的三种 变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6例例6 有一带电阻负载的三相变压器，其额定数据如下：有一带电阻负载的三相变压器，其额定数据如下：SN=100kVA,U1N=6000V,f=50Hz。U2N=U20=400V,绕组连接成绕组连接成 y。由试验测得。由试验测得:PFe=600 W，额定负载时的，额定负载时的 PCu=2400W。试求试求 (1)变压器的额定电流；变压器的额定电流；(2)满载时的效率。满载时的效率。解解解解:(1)(1)额定电流额定电流额定电流额定电流变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6()满载时的效率满载时的效率满载时的效率满载时的效率变压器变压器上一张上一张下一张下一张三、变压器的并联运行3.1 并联运行的理想条件并联运行的优点：1.提高供电的可靠性；2.提高供电的经济性。并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。并联运行的理想情况是：1.空载时各变压器绕组之间无环流；2.负载后，各变压器的负载系数相等；3.负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位。为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足以下条件：1.各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同；2.各变压器的连接组别相同；3.各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路阻抗角也相等。变压器变压器上一张上一张下一张下一张1.变比不等时并联运行变比不等的两台变压器并联运行时，二次空载电压不等。折算到二次侧的等效电路如图所示。由等效电路可以列出方程式：则二次侧电流为：变压器变压器上一张上一张下一张下一张 为了保证空载时环流不超过额定电流的10%，通常规定并联运行的变压器的变比差不大于1%。当变压器的变比不等时，在空载时，环流 就存在。变比差越大，环流越大。由于变压器的短路阻抗很小，即使变比差很小，也会产生很大的环流。环流的存在，既占用了变压器的容量，又增加了变压器的损耗，这是很不利的。2.连接组别不同时并联运行 连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差300，则二次线电压差为线电压的51.8%，由于变压器的短路阻抗很小,这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所连接 组别不同绝不允许并联。变压器变压器上一张上一张下一张下一张3.短路阻抗标么值不等时并联运行由等效电路可知：等效电路如图所示。可见，各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值成反比。为了充分变压器的容量，理想的负载分配，应使各台变压器的负载系数相等，而且短路阻抗标值相等。变压器变压器上一张上一张下一张下一张 变压器运行规程规定：在任何一台变压器不过负荷的情况下，变比不同和短路阻抗标么值不等的变压器可以并联运行。又规定：阻抗标么值不等的变压器并联运行时，应适当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压，以使并联运行的变压器的容量均能充分利用。为了使各台变压器所承担的电流同相位，要求各变压器的短路阻抗角相等。一般来说，变压器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并联运行的变压器的最大容量之比不超过3：1。变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6任务任务5 5 其它用途的变压器其它用途的变压器 一、一、自耦变压器自耦变压器 自耦变压器的结构特自耦变压器的结构特自耦变压器的结构特自耦变压器的结构特点是：一次、二次绕组共点是：一次、二次绕组共点是：一次、二次绕组共点是：一次、二次绕组共用一个绕组。用一个绕组。用一个绕组。用一个绕组。忽略漏阻抗，则忽略漏阻抗，则=U1 U2E1 E2=N1 N2=k 变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6 可调式自耦变压器（调压器）可调式自耦变压器（调压器）手柄手柄 绕组绕组 接触臂接触臂 使用使用 220V电源时，输入线接在电源时，输入线接在1、3两端；两端；使用使用 110V电源时，输入线接在电源时，输入线接在1、2两端；两端；旋转手柄，改变耦合匝数，能在旋转手柄，改变耦合匝数，能在4、5之间得到之间得到0250V的不同输出电压的不同输出电压。接线柱接线柱 变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6二、二、仪用互感器仪用互感器 实现用低量程的电实现用低量程的电实现用低量程的电实现用低量程的电压表测量高电压。压表测量高电压。压表测量高电压。压表测量高电压。VR N1（匝数多（匝数多）保险丝保险丝 N2（匝数少（匝数少）u（被测电压）（被测电压）被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2（一）（一）电压互感器电压互感器 变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6 2 2 2 2）铁铁铁铁心心心心和和和和二二二二次次次次绕绕绕绕组组组组的的的的一一一一端端端端必必必必须须须须可可可可靠靠靠靠接接接接地地地地，以以以以防防防防一一一一次次次次侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电；侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电；侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电；侧高压绕组绝缘损坏时，其上带上高电压而触电；3 3 3 3）电电电电压压压压互互互互感感感感器器器器有有有有一一一一定定定定的的的的额额额额定定定定容容容容量量量量，使使使使用用用用时时时时不不不不宜宜宜宜接接接接 过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。注意：注意：1 1 1 1）二二二二次次次次绕绕绕绕组组组组绝绝绝绝不不不不允允允允许许许许短短短短路路路路，否否否否则则则则短短短短路路路路电电电电流流流流很很很很大大大大，将将将将互感器烧坏。为此应串联熔断器作互感器烧坏。为此应串联熔断器作互感器烧坏。为此应串联熔断器作互感器烧坏。为此应串联熔断器作短路保护短路保护短路保护短路保护；变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6（二）（二）电流互感器电流互感器 实现用低量程实现用低量程实现用低量程实现用低量程的电流表测量大电的电流表测量大电的电流表测量大电的电流表测量大电流。流。流。流。（被测电流）（被测电流）N1（匝数少（匝数少）N2（匝数多（匝数多）ARi1i2被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 N2/N1变压器变压器上一张上一张下一张下一张2023/3/6注意：注意：1 1 1 1）二二二二次次次次绕绕绕绕组组组组绝绝绝绝不不许许开开路路，否否否否则则则则一一一一次次次次绕绕绕绕组组组组中中中中流流流流过过过过的的的的大大大大电电电电流流流流使铁心过热而烧坏绕组绝缘；使铁心过热而烧坏绕组绝缘；使铁心过热而烧坏绕组绝缘；使铁心过热而烧坏绕组绝缘；二二二二次次次次绕绕绕绕组组组组中中中中因因因因匝匝匝匝数数数数很很很很多多多多，将产生将产生将产生将产生高电压高电压高电压高电压，可能将绝缘击穿，危及安全。，可能将绝缘击穿，危及安全。，可能将绝缘击穿，危及安全。，可能将绝缘击穿，危及安全。2 2 2 2）在在在在运运运运行行行行中中中中若若若若要要要要拆拆拆拆下下下下电电电电流流流流表表表表，应应应应先先先先将将将将二二二二次次次次绕绕绕绕组组组组短短短短路路路路后后后后再进行。再进行。再进行。再进行。3 3 3 3）铁铁铁铁心心心心和和和和二二二二次次次次绕绕绕绕组组组组的的的的一一一一端端端端必必必必须须须须可可可可靠靠靠靠接接接接地地地地，以以以以免免免免绝绝绝绝缘缘缘缘损损损损坏时，高压侧电压传到低压侧，危及仪表及人身安全。坏时，高压侧电压传到低压侧，危及仪表及人身安全。坏时，高压侧电压传到低压侧，危及仪表及人身安全。坏时，高压侧电压传到低压侧，危及仪表及人身安全。4 4 4 4）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。