最新变压器的工作原理幻灯片.ppt
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1、一一. .变压器的工作原理变压器的工作原理 变压器-利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器 是电力系统中生产,输送,分配和使用电能的重要装置。 也是电力拖动系统和自动控制系统中 ,电能传递或作为信号传输的重要元件二二. .变压器的分类变压器的分类1.1.变压器按用途一般分为电变压器按用途一般分为电力变压器和特种变压器力变压器和特种变压器两大类两大类 电力变压器可分为: 升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等 电力变压器外形电力变压器外形 特种变压器可分为: 整流变压器、电炉变压器、高压试验变压器、控制变压器等2.2.变压器按相数可变压器按相数可分为单相和
2、三相分为单相和三相变压器变压器三相变压器外观示三相变压器外观示意图意图 变压器的分类: 1、按冷却方式分类:有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风(水)冷方式、及水内冷式等。 2、按防潮方式分类:开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。 3、按铁芯或线圈结构分类:芯式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。 4、按电源相数分类:单相变压器、三相变压器、多相变压器。 5、按用途分类:有电力变压器、特种变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、
3、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。 6、按冷却介质分类:有干式变压器、液(油)浸变压器及充气变压器等。 7、按线圈数量分类:有自耦变压器、双绕组、三绕组、多绕组变压器等。 8、按导电材质分类:有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。 9、按调压方式分类:可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。 10、按中性点绝缘水平分类:有全绝缘变压器、半绝缘(分级绝缘)变压器。 1、油浸自冷(ONAN); 2、油浸风冷(ONAF); 3、强迫油循环风冷(OFAF); 4、强迫油循环水冷(OFWF); 5、强迫导向油循环风冷(ODAF); 6、强迫导向油循环水冷ODWF) 1、 油浸自冷
4、31500kVA及以下、35kV及以下的产品; 50000kVA及以下、110kV产品。 2 、油浸风冷 12500kVA63000kVA、35kV110kV产品; 75000kVA以下、110kV产品; 40000kVA及以下、220kV产品。 3、 强迫油循环风冷 5000090000kVA、220kV产品。 4 、强迫油循环水冷 一般水力发电厂的升压变220kV及以上、60MVA及以上产品采用。 5 、强迫导向油循环风冷或水冷(ODAF或ODWF) 75000kVA及以上、110kV产品; 120000kVA及以上、220kV产品; 330kV级及500kV级产品。 6.2 基本结构一、
5、铁心一、铁心 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。 变压器的电路,一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。 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)。 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。二、绕组二、绕组三、油箱三、油箱四、绝缘套管四、绝缘套管此外,还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。6.3 型号与额定值一、型号一、型号 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容,表示方法为 如OSFPSZ-250000/220表明自耦三
6、相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压,额定容量250000kVA,高压额定电压220kV电力变压器。二、额定值二、额定值NNNNNNNNNNIUIUS:IUIUS:2211221133三相单相此外,额定值还有额定频率、效率、温升等。)kV(UUNN21和额定电压指长期运行时所能承受的工作电压.,UU,U1NN1N电压对三相变压器指的是线二次的开路电压是指一次侧加电压是指加在一次侧的额定2)kVA(SN额定容量指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。)A(IINN21和额定电流指在额定容量下,允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流三三. .变压器的结构简介变压器的结构简介1.1.
7、铁心铁心 铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高,厚度为 0.35 或 0.5 mm,表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成 铁心分为铁心柱和铁轭俩部分,铁心柱套有绕组;铁轭闭合磁路之用 铁心结构的基本形式有心式和壳式两种 2.绕组绕组 绕组是变压器的电路部分,它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。 右图为交叠式右图为交叠式绕组绕组 3.3.其他结构部件其他结构部件 以典型的油侵式电力变压器为例,其他结构部件有: 油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等外形如下图 4.4.变压器的额定值变压器的额定值 (1).(1).额定容量额定容量 S S 变压器视在功率的惯用数值,以 VA
8、,KVA,MVA 表示(2).(2).额定电压额定电压 U U 变压器各绕组在空载额定分接下端子间电压的保证值,对于三相变压器额定电压系指线电压,以 V 或 KV 表示(3).(3).额定电流额定电流 I I 变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值,以A表示 单相变压器的一次、二次绕组的额定电流为 I1N = S N/ U1N I2N = S N/ U2N 三相变压器的一次、二次绕组的额定电流为 I1N = S N/ U1N I2N = S N/ U2N(4).(4).额定频率额定频率 我国工业用电频率为 50 HZ33 当一次绕组上加上额定电压 U1N 时,一般规定此时二次
9、绕组开路电压将是额定电压 U2N ,因此可以认为,变压器的电压比就是匝数比变压器的电压比就是匝数比 在三相变压器中,电压比规定为高压绕组的线电压与在三相变压器中,电压比规定为高压绕组的线电压与低压绕组的线电压之比低压绕组的线电压之比3.3.单相变压器空载试验方法单相变压器空载试验方法 在额定频率、正弦的额定电压 U1N 作用下 测读 U1、I10、p0 和 U20 z0 = (U1/I0) = sqrt(r1+rm)2+(x1+xm)2) 因为: ZmZ1、rmr1、xmx1 则 z0 zm r0 = p0/I102 rm x0 = xm 电压比: k = U1/U20 空载试验一般在低压侧进
10、行 三相变压器必须采用每相值进行计算2020rZ一一. .三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统-连接组连接组(一)联结法(一)联结法 绕组的首端和末端的标志规定绕组名称 首端 末端 中点 高压绕组 A B C X Y Z O 低压绕组 a b c x y z o 1.1.星形联结用符号星形联结用符号“Y Y(或或 y)”y)”表示表示 三个首端 A、B、C(或 a、b、c)向外引出 末端 X、Y、Z(或 x、y、z)连接在一起成为中性点2.2.三角形联结用符号三角形联结用符号“D D(或或d d)”表示表示 各相间联结次序为 A - X - C - Z - B - Y(或 a- x - c
11、 - z - b - y) 从首端 A、B、C(或 a、b、c)向外引出(二)联结组(二)联结组 三相绕组无论采用什么联结法,二次侧线电动势的三相绕组无论采用什么联结法,二次侧线电动势的相位差总是相位差总是3030的倍数,因此采用钟表面上的倍数,因此采用钟表面上1212个数字个数字来表示来表示1.1.时钟表示法时钟表示法 把高压侧线电动势的相量作为分针,始终指着“12”这个数字 而以低压侧线电动势的相量作为时针,它所指的数字即表示高、低压侧线电动势相量间的相位差高、低压侧线电动势相量间的相位差 这个数字称为三相变压器联结组的“标号”2.2.单相变压器的联结单相变压器的联结 单相变压器或三相变压
12、器中某相高、低压绕组的联结组问题其实质为电路理论中互感线圈的同名端问题其实质为电路理论中互感线圈的同名端问题 由给定原理图确定变压器的连接组标号由给定原理图确定变压器的连接组标号(1)画原、副边相量图:原理图上字母从左向右排列,相量图上为顺时针排列;(2)同一铁心柱上的两个相量,要么同相,要么反相;(3)确定比较相量,即下标字母相同的原、副边两个线电压。例如: UAB和uab,且相量方向均为下标的第一个字母指向第二个字母;(4)旋转相量图,将原边线电压相量作为分针指向钟表“12”,副边对应线电压相量所指的字母即为连接组标号。 由联结组通过电势相量确定三相变压器的电路图表达图由联结组通过电势相量
13、确定三相变压器的电路图表达图 一、自耦变压器一、自耦变压器U1 U2u2 u1 +-+-U1 I1 U2 II2 原付边共用一部分绕组的变压器。原付边共用一部分绕组的变压器。(一)特点:(一)特点:1、原付绕组既有磁的联系,又有电的联系。、原付绕组既有磁的联系,又有电的联系。2、能量传递,既有磁场传递的,又有直接传递的。、能量传递,既有磁场传递的,又有直接传递的。三三 相相 自自 耦耦 变变 压压 器器三三 相相 自自 耦耦 变变 压压 器器五、互感器五、互感器 互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器是电流互感器和电压互感器的合称。 互感器的主要功能是互感器的主要功能是:(1)可使仪表和
14、继电器标准化。如电流互感器)可使仪表和继电器标准化。如电流互感器副绕组的额定电流都是副绕组的额定电流都是5A;电压互感器副绕电压互感器副绕组的电压通常都规定为组的电压通常都规定为100V。(2)可使测量仪表、继电器等二次设备与一次可使测量仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘水平,主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘水平,简化仪表构造,同时保证工作人员的安全。简化仪表构造,同时保证工作人员的安全。(3)可以避免短路电流直接流过测量仪表及继)可以避免短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。电器的线圈。1. 电流互感器电流互感器 电流互感器简称电流互感器简称CT(文字符号为文
15、字符号为TA,单二次绕组电流互感器图单二次绕组电流互感器图形符号为形符号为 ),是变换电流的设备。),是变换电流的设备。(1)工作原理和接线方式)工作原理和接线方式 电流互感器由一次绕组、铁芯、二次绕组组成。其结构特点是:电流互感器由一次绕组、铁芯、二次绕组组成。其结构特点是:一次绕组匝数少且粗,有的型号还没有一次绕组,利用穿过其铁一次绕组匝数少且粗,有的型号还没有一次绕组,利用穿过其铁芯的一次电路作为一次绕组(相当于芯的一次电路作为一次绕组(相当于1匝);而二次绕组匝数很匝);而二次绕组匝数很多,导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中,二次多,导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次
16、电路中,二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联,形成闭合回路,由于这些电绕组与仪表、继电器电流线圈串联,形成闭合回路,由于这些电流线圈阻抗很小,工作时电流互感器二次回路接近短路状态。流线圈阻抗很小,工作时电流互感器二次回路接近短路状态。 电流互感器的变流比电流互感器的变流比Ki用表示,则用表示,则 式中,式中,I1N、I2N分别为电流互感器一次侧和二次侧的额定电流值,分别为电流互感器一次侧和二次侧的额定电流值,N1、N2为其一次和二次绕组匝数。变流比一般表示成如为其一次和二次绕组匝数。变流比一般表示成如100/5A形形式。式。(2) 电流互感器种类和型号 按一次电压分,有高压和低压两大类; 按一次
17、绕组匝数分有单匝(包括母线式、芯柱式、套管式)和多匝式(包括线圈式、绕环式、串级式); 按用途分有测量用和保护用两大类; 按绝缘介质类型分有油浸式、环氧树脂浇注式、干式、SF6气体绝缘等。 电流互感器型号的表示和含义如下: 图4-15 LQZ-10型电流互感器的外形图 图4-16 LMZJ1-0.5型电流互感器的外形图(3)电流互感器使用注意事项)电流互感器使用注意事项 电流互感器在工作时二次侧不得开路。电流互感器在工作时二次侧不得开路。 电流互感器二次侧有一端必须接地电流互感器二次侧有一端必须接地 电流互感器在接线时,必须注意其端子的极性电流互感器在接线时,必须注意其端子的极性2.电压互感器
18、电压互感器 电压互感器简称PT,是变换电压的设备。 文字符号为TV,单相式电压互感器图形符号为 (1)工作原理和接线方式 电压互感器的基本结构原理如图4-17所示,它由一次绕组、二次绕组、铁芯组成。一次绕组并联在线路上,一次绕组匝数较多,二次绕组的匝数较少,相当于降低变压器。二次绕组的额定电压一般为100V。二次回路中,仪表、继电器的电压线圈与二次绕组并联,这些线圈的阻抗很大,工作时二次绕组近似于开路状态。图4-17电压互感器的结构原理 电压互感器的变压比用Ku表示 式中,式中,U1N、U2N分别为电压互感器一次绕分别为电压互感器一次绕组和二次绕组额定电压,组和二次绕组额定电压,N1、N2为一
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