第3章 变压器-1.ppt

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1、习题解答2-5 一台他励直流电动机，其额定参数为一台他励直流电动机，其额定参数为PN=21KW，UN=220V，IN=115A，nN=980r/min，Ra=0.1，设，设IL=0.8IN，I1=2IN(1)求最少起动级数求最少起动级数m和各分段电阻和各分段电阻解：解：选取最大起动电流选取最大起动电流I1=2IN=230A求起动电流比求起动电流比求出求出校核切换电流校核切换电流I2，I2=（1.21.5）IL计算各分段电阻计算各分段电阻2-6 2-6 某他励直流电动机数据为：某他励直流电动机数据为：P PN N=18kW=18kW，U UN N=220V=220V，n nN N=1000rpm

2、=1000rpm，I IN N=94A,Ra=0.15=94A,Ra=0.15求：带求：带额定转矩额定转矩运行运行1.1.串多大电阻可使串多大电阻可使n=800r/minn=800r/min2.2.调压调压=？n=n=n=800r/minn=800r/min3.3./N N=？n=1100n=1100r/minr/min解：解：第三章 变压器3 3-1 1 变压器的原理、结构及额定值变压器的原理、结构及额定值3 3-2 2 变压器的空载运行变压器的空载运行3 3-3 3 变压器的负载运行变压器的负载运行3 3-4 4 变压器参数的测定变压器参数的测定3-1 变压器的原理、结构及额定值 定义定义

3、变压器是利用变压器是利用电磁感应原理电磁感应原理制成的一种电器设备。制成的一种电器设备。它是由绕在共同铁心上的两个（或两个以上）线圈，通过它是由绕在共同铁心上的两个（或两个以上）线圈，通过交变的磁通交变的磁通 相互联系着，把一种电压的交流电转变成同频相互联系着，把一种电压的交流电转变成同频率的另一种电压的交流电。率的另一种电压的交流电。用途用途将发电厂的低电压升为高电压，便于传输将发电厂的低电压升为高电压，便于传输将高电压降为合适的工作电压将高电压降为合适的工作电压起隔离作用，提高电路的抗干扰性能起隔离作用，提高电路的抗干扰性能.信号传递，用于自动控制系统中信号传递，用于自动控制系统中一、变压

4、器的原理原绕组：原边、初级、原绕组：原边、初级、一次绕组一次绕组副绕组：副边、次级、副绕组：副边、次级、二次绕组二次绕组铁心铁心电源：交流电源，在铁电源：交流电源，在铁心中的磁通是交变的，心中的磁通是交变的，在副边感应出电动势，在副边感应出电动势，提供给负载。提供给负载。原绕组原绕组副绕组副绕组铁心铁心电源电源负载负载W W1 1W W2 2变压器分类 电力变压器电力变压器 在电力系统中使用的用于升高电压在电力系统中使用的用于升高电压 或降低电压的变压器。或降低电压的变压器。特种变压器特种变压器 根据冶金、矿山、化工、交通等根据冶金、矿山、化工、交通等 部门的具体要求而设计制造的专部门的具体要

5、求而设计制造的专 用变压器。用变压器。1 按用途分：按用途分：控制变压器控制变压器电压电流互感器，旋转变压器电压电流互感器，旋转变压器2 按相数分：按相数分：单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器3 按线圈分：按线圈分：双线圈变压器双线圈变压器 三线圈变压器三线圈变压器 多线圈变压器多线圈变压器5 按冷却条件分：按冷却条件分：油浸式变压器油浸式变压器 变压器的铁心和绕组浸在变压器油中。变压器的铁心和绕组浸在变压器油中。空冷式变压器空冷式变压器铁心和绕组通过空气进行冷却。铁心和绕组通过空气进行冷却。4 按铁芯结构分：按铁芯结构分：心式变压器心式变压器 壳式变压器壳式变压器二、变压器的结构1

6、1铁心2 2绕组3 3油箱4 4绝缘套管5 5其它附件铁心由由0.35mm0.35mm或或0.5mm0.5mm厚厚的硅钢片迭装而成，的硅钢片迭装而成，它构成变压器的磁路它构成变压器的磁路部分。部分。绕组由漆包线或铜条绕制而成，由漆包线或铜条绕制而成，它构成变压器的电路部分。它构成变压器的电路部分。油箱、绝缘套管、其它附件储油柜储油柜气体继电器气体继电器油箱油箱绝缘套管绝缘套管无励磁调压分接开关无励磁调压分接开关二、变压器的额定值1额定容量额定容量SN：变压器输出的视在功率。变压器输出的视在功率。2 单位：VA或KVA2 额定电压额定电压U1N/U2N：U1N是是变压器原边的额定电压，变压器原边

7、的额定电压，U1N且且空载时的副边电压空载时的副边电压=U2N。单位：。单位：V V或或KVKV注意：注意：三相变压器的额定电压是指三相变压器的额定电压是指线电压线电压。不论是不论是Y接还是接还是接。接。3额定电流额定电流I1N/I2N：根据额定容量和额定电压计算根据额定容量和额定电压计算4 4 出来的出来的线电流线电流。单位：。单位：A A注意：注意：单相变压器与三相变压器的计算公式有所不同。单相变压器与三相变压器的计算公式有所不同。单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器4 额定频率额定频率fN：原边所接交流电源的频率。原边所接交流电源的频率。单位：单位：Hz我国电网频率规定为我国电网频率

8、规定为50Hz50Hz。例例3-1 3-1 三相变压器，三相变压器，SN=200kVA,U1N/U2N=10/0.4kV,求：求：I1N/I2N解：三相变压器解：三相变压器3-2 变压器的空载运行l l电力系统三相电压是对称的电力系统三相电压是对称的频率相同频率相同大小相等大小相等相位互差相位互差120120度度l l只需分析一相即可，本章分只需分析一相即可，本章分析的变压器运行的基本原理析的变压器运行的基本原理和运行性能等，均针对单相和运行性能等，均针对单相变压器进行，所涉及的参数变压器进行，所涉及的参数和物理量均指一相的值。和物理量均指一相的值。l l只分析稳定运行状态只分析稳定运行状态l

9、 l先分析空载先分析空载从简单开始从简单开始原绕组原绕组副绕组副绕组铁心铁心电源电源负载负载W W1 1W W2 2一、空载运行的物理情况l li i2 2=0,=0,磁通由磁通由i i0 0建立建立l l漏磁通的磁路是线性的漏磁通的磁路是线性的l l原边漏磁通原边漏磁通s1s1与原边匝链，与原边匝链，感应电动势为感应电动势为e es1s1l l主磁通主磁通与原边匝链，感应与原边匝链，感应电动势为电动势为e e1 1l l主磁通主磁通与副边匝链，感应与副边匝链，感应电动势为电动势为e e2 2l l主磁通主磁通是传递能量的媒介是传递能量的媒介1 1 主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通2 正方向的规定

10、电压的正方向是指电压的正方向是指电位降低电位降低的方向。的方向。由电压的正方向决定，为从由电压的正方向决定，为从AX“正电压产生正电流正电压产生正电流”根据电流根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定的正方向，用右手螺旋法则规定磁通磁通的正方向的正方向。“正电流产生正磁通正电流产生正磁通”2 正方向的规定电动势的正方向是指电动势的正方向是指电位电位升高升高的方向。的方向。电动势电动势E E1 1的正的正方向与电流方向与电流I I1 1的正方向相同的正方向相同（由上指向下）。（由上指向下）。原副绕组由同一磁通交链，故电动势原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向的正方向亦由上指向下。亦由上指

11、向下。2 正方向的规定由电动势由电动势E2的正方向确定，电压的正方向确定，电压U2的正方向应由下指向上（即由的正方向应由下指向上（即由x指向指向a）。）。外接负载外接负载ZL后，电流后，电流I2的正方向与电压的正方向与电压U2相同。相同。“正电势产生正电流正电势产生正电流”3 感应电动势、变比变比原副边感应电动势有效值之比：原副边感应电动势有效值之比：原边电动势平衡方程式：原边电动势平衡方程式：变压变压4 空载电流空载电流空载电流i0磁化电流磁化电流i铁损电流铁损电流iFe产生磁通。产生磁通。它与磁通同相位，是无功分量。它与磁通同相位，是无功分量。产生铁心损耗。产生铁心损耗。它与磁通垂直，是有

12、功分量。它与磁通垂直，是有功分量。在数值上，一般有在数值上，一般有i iFe。当主磁通为正弦波时，由于铁心磁路的非线性，当主磁通为正弦波时，由于铁心磁路的非线性，磁化电磁化电流流i将是尖顶波将是尖顶波。用向量表示空载电流用向量表示空载电流空载电流与主磁通的夹角空载电流与主磁通的夹角称为铁损角。称为铁损角。5 电动势平衡方程式磁路线性磁路线性电流正弦电流正弦变化变化电动势平衡方程式原边漏阻抗原边漏阻抗6 等效电路励磁阻抗励磁阻抗励磁电抗励磁电抗励磁电阻励磁电阻7 相量图e1e1、e2e2滞后滞后磁通磁通9090度度3-3 变压器的负载运行空载时，磁通为空载时，磁通为mm，负载时，负载时，I I2

13、 2使得磁通发生变化；使得磁通发生变化；原边电流由原边电流由I I0 0I I1 1II0 0，大部分用来抵抗副边，大部分用来抵抗副边电流引起的磁通变化电流引起的磁通变化维持磁通不变。维持磁通不变。一、磁势平衡方程抵削对主磁通的影响。抵削对主磁通的影响。原、副绕组磁势的向量和原、副绕组磁势的向量和合成磁势合成磁势励磁分量励磁分量负载分量负载分量产生主磁通产生主磁通m。.变压器正是通过磁势平衡和电磁感应才实现了从原边变压器正是通过磁势平衡和电磁感应才实现了从原边向副边的传递能量。向副边的传递能量。二、基本方程式 负载运行的负载运行的6 6个基个基本方程式本方程式三、折算法将具有两个电路和一个磁路

14、的变压器，简化为一个与将具有两个电路和一个磁路的变压器，简化为一个与变压器在电磁关系上等值的线性电路，这就是折算。变压器在电磁关系上等值的线性电路，这就是折算。折算前后变压器的磁势、磁场、功率和损耗都不变。折算前后变压器的磁势、磁场、功率和损耗都不变。通常将副绕组折算到原绕组。通常将副绕组折算到原绕组。即用一个匝数为即用一个匝数为W1的，与副绕组有相同磁势的新绕组的，与副绕组有相同磁势的新绕组去代替原来的副绕组。去代替原来的副绕组。1.电动势的折算：电动势的折算：折算前后副绕组的折算前后副绕组的磁势不变磁势不变2.电流电流 的折算值的折算值 ：3.阻抗的折算阻抗的折算4.副边电压的折算副边电压

15、的折算将副边各量折算到原边的法则是：将副边各量折算到原边的法则是：电势和电压乘以电势和电压乘以k，电流除以电流除以k，电阻、电阻、电抗、阻抗乘以电抗、阻抗乘以k2，(功率因数角不变功率因数角不变)折算后负载的6个基本方程式四、等效电路T型等效电路型等效电路型等效电路型等效电路简化等效电路简化等效电路短路阻抗短路阻抗五、相量图画法同空载掌握本例子的方法例例3-2 3-2 一台单相变压器，一台单相变压器，S SN N=10KVA,U=10KVA,U1N1N/U/U2N2N=380/220V,r1=0.14,=380/220V,r1=0.14,r2=0.035,x1=0.22,x2=0.055 r2=0.035,x1=0.22,x2=0.055。原边加额定电。原边加额定电压，副边负载阻抗压，副边负载阻抗Z ZL L=4+j3=4+j3。试用简化等效电路。试用简化等效电路计算：计算：（1 1）原、副边的电流，副边的电压）原、副边的电流，副边的电压（2 2）原、副边的功率因数、有功功率和无功功率）原、副边的功率因数、有功功率和无功功率（3 3）效率）效率解：解：3-4 变压器参数的测定自己看自己看