第3章--变压器概要优秀PPT.ppt

第三章 变压器第三章第三章 变压器变压器3.1 概述概述3.2 变压器的空载运行变压器的空载运行3.3 变压器的负载运行变压器的负载运行3.4 变压器参数的试验测定变压器参数的试验测定3.5 变压器的运行特性变压器的运行特性3.6 三相变压器三相变压器1第三章 变压器3.1 概述概述 基本工作原理和分类基本工作原理和分类 变压器是一种静止电器，它通过线圈间的电磁感应，将一种电压等级的沟通电能转换成同频率的另一种电压等级的沟通电能。一、基本工作原理一、基本工作原理 变压器的主要部件是变压器的主要部件是铁心铁心和套在铁心上的两个和套在铁心上的两个绕组绕组。接沟通电源的线圈接沟通电源的线圈 原绕组原绕组、原边、初级或一次侧原边、初级或一次侧接沟通负载的线圈接沟通负载的线圈 副绕组副绕组、副边、次级或二次侧副边、次级或二次侧2第三章 变压器 在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组在一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。的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。3第三章 变压器二、分类二、分类 按用途分：电力和特种变压器。按用途分：电力和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）、双绕组、三绕组和按绕组数目分：单绕组（自耦）、双绕组、三绕组和多绕组变压器。多绕组变压器。按相数分：单相、三相和多相变压器。按相数分：单相、三相和多相变压器。按铁心结构分：按铁心结构分：心式心式和和壳式壳式变压器。变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式、油浸式和充气式变按冷却介质和冷却方式分：干式、油浸式和充气式变压器。压器。4第三章 变压器心式变压器心式变压器壳式变压器壳式变压器5第三章 变压器 变压器的结构变压器的结构一、铁心一、铁心 变压器的主磁路。用表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。变压器的主磁路。用表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。变压器的电路。用绝缘铜线或铝线绕制而成。变压器的电路。用绝缘铜线或铝线绕制而成。二、绕组二、绕组三、油箱三、油箱 油浸式变压器的器身浸在装有变压器油的油箱中。油浸式变压器的器身浸在装有变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油是冷却介质，又是绝缘介质。6第三章 变压器 变压器的额定值变压器的额定值三者关系：三者关系：指长期运行时所能承受的工作电压指长期运行时所能承受的工作电压指铭牌规定的额定运用条指铭牌规定的额定运用条件下所能输出的视在功率。件下所能输出的视在功率。指在额定容量下，允许长期通指在额定容量下，允许长期通过的电流。在三相变压器中指过的电流。在三相变压器中指的是的是线电流。线电流。是指加在一次侧的额定电压是指加在一次侧的额定电压是指一次侧加是指一次侧加 ，二次侧的开路电压，二次侧的开路电压对三相变压器指的是线电压对三相变压器指的是线电压单相：单相：三相：三相：7第三章 变压器3.2 变压器的空载运行变压器的空载运行3.2.1 空载运行时的物理状况空载运行时的物理状况8第三章 变压器1.性质上：性质上：与与 成非线性关系；成非线性关系；与与 成线性关系；成线性关系；主磁通与漏磁通的区分主磁通与漏磁通的区分:3.2.2 各电磁量参考方向的规定各电磁量参考方向的规定 原边看作负载，遵循电动机惯例；原边看作负载，遵循电动机惯例；2.数量上：数量上：占占99%以上，以上，仅占仅占1%以下；以下；3.作用上：作用上：起传递能量的作用，起传递能量的作用，起漏抗压降作用。起漏抗压降作用。副边看作电源，遵循发电机惯例。副边看作电源，遵循发电机惯例。9第三章 变压器3.2.3 变压器空载时的电磁关系变压器空载时的电磁关系一、感应电势与磁通之间的关系一、感应电势与磁通之间的关系设设1.原绕组的感应电势原绕组的感应电势 感应电势在相位上滞后主磁通感应电势在相位上滞后主磁通90。感应电势的大。感应电势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。10第三章 变压器有效值有效值相量式相量式2.原绕组的漏感电势原绕组的漏感电势有效值有效值相量式相量式11第三章 变压器漏电势也可以用漏抗压降来表示，即漏电势也可以用漏抗压降来表示，即3.副绕组的感应电势副绕组的感应电势瞬时值瞬时值最大值最大值有效值有效值相量式相量式X1是与漏磁通相对应的原绕组的漏电抗，是一个常数。是与漏磁通相对应的原绕组的漏电抗，是一个常数。12第三章 变压器二、二、电势平衡方程式电势平衡方程式1.原绕组电势平衡方程式原绕组电势平衡方程式式中式中 原绕组的漏阻抗原绕组的漏阻抗忽视很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有忽视很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有则则 影响主磁通影响主磁通m大小的因素有电源电压大小的因素有电源电压U1、电源频、电源频率率f 和一次侧线圈匝数和一次侧线圈匝数N1。13第三章 变压器三、变压器的变压比（变比）三、变压器的变压比（变比）变压器的原绕组电势变压器的原绕组电势E1与副绕组电势与副绕组电势E2之比称为变压之比称为变压器的变压比器的变压比空载时空载时2.副绕组的电势平衡方程式副绕组的电势平衡方程式14第三章 变压器 变压器空载时的等值电路和励磁参数变压器空载时的等值电路和励磁参数求法求法：变压器空载运行时，可将其看成是一个带铁心的电感变压器空载运行时，可将其看成是一个带铁心的电感线圈。线圈。等效阻抗等效阻抗式中式中Zm励磁阻抗励磁阻抗xm励磁电抗励磁电抗rm励磁电阻励磁电阻15第三章 变压器 励磁电抗励磁电抗xm是对应于主磁通的电抗，而励磁电阻是对应于主磁通的电抗，而励磁电阻rm是是反映铁心损耗的一个等效电阻。反映铁心损耗的一个等效电阻。Zm、xm、rm 三个量称为变压器的励磁参数。三个量称为变压器的励磁参数。所以所以16第三章 变压器 负载运行时的物理状况负载运行时的物理状况3.3 变压器的负载运行变压器的负载运行17第三章 变压器 变压器负载时的磁势平衡方程式变压器负载时的磁势平衡方程式 空载时空载时,由一次磁动势由一次磁动势 产生主磁通产生主磁通 ,负载时负载时,产生产生 的磁动势为一、二次的合成磁动势的磁动势为一、二次的合成磁动势 。或或用电流形式表示用电流形式表示磁动势平衡方程磁动势平衡方程18第三章 变压器变压器的负载电流分成两个分量，一个是励磁电流变压器的负载电流分成两个分量，一个是励磁电流 ，用来产生主磁通，另一个是负载分量，用来产生主磁通，另一个是负载分量 ，用来抵，用来抵消二次磁动势的作用。消二次磁动势的作用。表明：表明：负载运行时负载运行时,忽视空载电流有忽视空载电流有:表明，表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。一、二次电流比近似与匝数成反比。19第三章 变压器 变压器负载时的电势平衡方程式变压器负载时的电势平衡方程式在忽视原、副绕组漏阻抗压降的状况下，即为20第三章 变压器 变压器参数的折算变压器参数的折算将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组来等效，将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁保持两侧的电磁关系不变。关系不变。用一个等效的电路代替实际的变压器。用一个等效的电路代替实际的变压器。1）保持二次侧磁动势不变；保持二次侧磁动势不变；折算：折算：目的：目的：折算原则：折算原则：2）保持二次侧各功率或损耗不变。）保持二次侧各功率或损耗不变。21第三章 变压器将二次侧折算到一次侧将二次侧折算到一次侧方法：方法：电流的折算：电流的折算：电势和电压的折算：电势和电压的折算：阻抗的折算：阻抗的折算：结论：结论：电流除以电流除以k电压（势）乘电压（势）乘k阻抗乘阻抗乘k222第三章 变压器折算后的方程式为：折算后的方程式为：23第三章 变压器 变压器负载时的等值电路变压器负载时的等值电路T 型等值电路：型等值电路：一、从物理概念上引出变压器负载时的等值电路一、从物理概念上引出变压器负载时的等值电路原边输入原边输入原边铁耗原边铁耗副边铜耗副边铜耗原边铜耗原边铜耗副边电磁功率副边电磁功率副边输出功率副边输出功率24第三章 变压器简化等值电路简化等值电路其中其中 分别为分别为短路电阻、短路短路电阻、短路电抗和短路阻抗。电抗和短路阻抗。二、变压器等值电路的简化二、变压器等值电路的简化25第三章 变压器3.4 变压器参数的试验测定变压器参数的试验测定 空载试验空载试验一、目的一、目的：通过测量空载电流和一、二次侧电压及空载功通过测量空载电流和一、二次侧电压及空载功率来计算变比、铁耗和励磁阻抗。率来计算变比、铁耗和励磁阻抗。二、接线图二、接线图三、要求及分析三、要求及分析1）低压侧加电压，高压侧开路；低压侧加电压，高压侧开路；WAVV*2）电压）电压U1在在1.2UN 范围内单范围内单方向调整，测出方向调整，测出U20，I0和和P0；3）忽略）忽略 和和 ，即，即26第三章 变压器1）空载电流和空载功率必需是额定电压时的值，并以此求）空载电流和空载功率必需是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；取励磁参数；2）若要得到高压侧参数，须折算；若要得到高压侧参数，须折算；3）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值。对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值。四、四、求出参数求出参数27第三章 变压器 短路试验短路试验一、目的一、目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的铜损和短路阻抗。压器的铜损和短路阻抗。二、接线图二、接线图三、要求及分析三、要求及分析1）高压侧加电压，低压侧短路；高压侧加电压，低压侧短路；WAV*3）记录试验室的室温；）记录试验室的室温；2）通过调整电压，让电流）通过调整电压，让电流Is 在在0 1.3IN 范围内变更，测出对范围内变更，测出对应的应的Us、Is 和和 Ps；28第三章 变压器四、参数计算四、参数计算1）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值；温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值；3）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值。对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值。2）若要得到低压侧参数，须折算；若要得到低压侧参数，须折算；4）忽略铁损，认为忽略铁损，认为 。29第三章 变压器3.6 变压器的运行特性变压器的运行特性3.6.1 电压变更率和外特性电压变更率和外特性 电压变更率的大小反映了变压器输出电压的稳定性。一、电压变更率（电压调整率）一、电压变更率（电压调整率）称为变压器的称为变压器的负载系数负载系数式中式中30第三章 变压器二、外特性二、外特性 是指原边电压为额定电压，负载功率因数是指原边电压为额定电压，负载功率因数 一定一定时，副边端电压时，副边端电压U2 随副边负载电流随副边负载电流I2变化的规律，即变化的规律，即31第三章 变压器 变压器的效率特性变压器的效率特性一、变压器的损耗一、变压器的损耗主要是铁损耗和铜损耗两种。主要是铁损耗和铜损耗两种。二、效率及效率特性二、效率及效率特性效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。即即32第三章 变压器其中其中33第三章 变压器变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参数有关。器本身参数有关。效率特性：在功率因数确定时，效率特性：在功率因数确定时，变压器的效率与负载电流之间的变压器的效率与负载电流之间的关系关系=f()，称为变压器的效率，称为变压器的效率特性。特性。34第三章 变压器 即即当铜损耗等于铁损耗（可变损耗等于不变损耗）时，变当铜损耗等于铁损耗（可变损耗等于不变损耗）时，变压器效率最大。压器效率最大。或或令令 ，则有变压器产生最大效率的条件：，则有变压器产生最大效率的条件：35第三章 变压器3.7 三相变压器三相变压器 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统一、组式磁路变压器一、组式磁路变压器二、心式磁路变压器二、心式磁路变压器特点：三相磁路彼特点：三相磁路彼此无关联。此无关联。特点：三相磁路彼此特点：三相磁路彼此有关联。有关联。36第三章 变压器3.7.2 三相变压器的联接组别三相变压器的联接组别一、原、副绕组中电压的相位关系一、原、副绕组中电压的相位关系1.同名端：同一个磁通下，原、副绕组感应电势的同极性端同名端：同一个磁通下，原、副绕组感应电势的同极性端2.电压相位关系电压相位关系（）如取同名端为首端，原、副绕组电压同相；（）如取同名端为首端，原、副绕组电压同相；（）如取异名端为首端，原、副绕组电压反相。（）如取异名端为首端，原、副绕组电压反相。37第三章 变压器3.原、副绕组相位时钟表示法原、副绕组相位时钟表示法 把相量图中的高压绕组电压看作为时钟的长针，恒把相量图中的高压绕组电压看作为时钟的长针，恒久指向钟面上的久指向钟面上的12点。低压绕组电压看作为时钟的短针，点。低压绕组电压看作为时钟的短针，它指向钟面上的哪个钟点，该钟点的数字就是变压器联它指向钟面上的哪个钟点，该钟点的数字就是变压器联接组别的标号。接组别的标号。38第三章 变压器二、三相绕组的联接方式及其相量图二、三相绕组的联接方式及其相量图1.星形接法星形接法留意：画相量图时，相序必需为留意：画相量图时，相序必需为A-B-C39第三章 变压器2.三角形接法三角形接法（）顺三角形接法：（）顺三角形接法：A-Y B-Z C-X40第三章 变压器（）反三角形接法：（）反三角形接法：B-X C-Y A-Z41第三章 变压器（1）Y/Y联接组联接组Y/Y-123.三相变压器绕组的联接组别三相变压器绕组的联接组别42第三章 变压器Y/Y-643第三章 变压器（2）Y/联接组联接组Y/-1144第三章 变压器Y/-145第三章 变压器结论：结论：对于Y/Y和/的联接组别的标号皆为偶数，而对于Y/和/Y的联接组别的标号皆为奇数。因此，依据原、副边三相绕组的联接方式及绕组的极性，可以得出24 种三相变压器的联接方式。推论推论:副绕组标记依次右移一位，组号副绕组标记依次右移一位，组号+4。同名端反向，组号同名端反向，组号+6。46第三章 变压器作业：作业：1、画出如图所示各变压器联接组的相量图，并推断、画出如图所示各变压器联接组的相量图，并推断出联接组别的标号。出联接组别的标号。47第三章 变压器2、依据下列联接组别，画出接线图和相量图。、依据下列联接组别，画出接线图和相量图。Y/Y-10 Y/-5 /-248