电工学第五章第一节变压器精选文档.ppt

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1、电工学第五章第一节变压器本讲稿第一页，共三十七页发电厂的升压发电厂的升压变压器变压器居民区的降压居民区的降压变压器变压器1.变压器的作用本讲稿第二页，共三十七页水力水力发电厂发电厂升压变电所升压变电所220kV地区枢纽所地区枢纽所10kV至至用用户户配配电电所所10kV10kV升压升压变电所变电所220kV220kV220kV输电线路输电线路220kV35kV35kV负荷负荷变电所变电所35kV火力火力发电厂发电厂10kV 为保证供电的可靠性为保证供电的可靠性和安全连续性，电力系和安全连续性，电力系统将各地区、各种类型统将各地区、各种类型的发电机变压器、输电的发电机变压器、输电线、配电和用电设

2、备等线、配电和用电设备等连成一个环形整体。连成一个环形整体。本讲稿第三页，共三十七页某实验楼树形供电线路示意图某实验楼树形供电线路示意图去教学楼去教学楼去宿舍去宿舍 食堂食堂干线干线干线干线干线干线 2#生活区生活区配电柜配电柜 1#教学区教学区配电柜配电柜 3#实验区实验区配电柜配电柜实验楼总实验楼总 配电箱配电箱X房间房间配电箱配电箱X房间房间配电箱配电箱分支线分支线分支线分支线分支线分支线2层配电箱层配电箱11层配电箱层配电箱1层配电箱层配电箱 1#主配主配电柜电柜10kV去报告厅去报告厅实验楼实验楼配电变压器配电变压器配电柜配电柜本讲稿第四页，共三十七页变压器是一种静止的电气设备，根据

3、电磁感应原理，将一种形态（电压、电流、相数）的交流电能，转换成另一种形态的交流电能。电力变压器（升压、降压、配电）特种变压器（电炉、整流）仪用互感器（电压、电流互感器、脉冲变压器，阻抗匹配变压器）实验用变压器（高压、调压）也可按线圈数目、铁心结构、相数或变压器冷却方式划分按用途本讲稿第五页，共三十七页接触调压器电源变压器本讲稿第六页，共三十七页2.变压器的结构铁芯铁芯 是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和

4、磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35mm0.5mm厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面为阶梯形，这是为了充分利用空间。小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面为阶梯形，这是为了充分利用空间。变压器的主要结构：铁心和绕组。变压器的主要结构：铁心和绕组。铁心是变压器的磁路部分；铁心是变压器的磁路部分；绕组是变压器的电路部分。绕组是变压器的电路部分。本讲稿第七页，共三十七页 小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面为阶梯形，这是为了充分利用空间。小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面为阶

5、梯形，这是为了充分利用空间。铁芯硅硅钢钢片片叠叠法法本讲稿第八页，共三十七页 是变压器的电路部分，是变压器的电路部分，采用铜线或铝线绕制而成，采用铜线或铝线绕制而成，原、副绕组同心套在铁芯柱原、副绕组同心套在铁芯柱上。上。为便于绝缘，一般低压绕为便于绝缘，一般低压绕组在里，高压绕组在外，但组在里，高压绕组在外，但 大容量的低压大电流变压大容量的低压大电流变压器，考虑到引出线工艺困器，考虑到引出线工艺困难，往往把低压绕组套在高难，往往把低压绕组套在高压绕组的外面。压绕组的外面。三相干式变压器绕组绕组本讲稿第九页，共三十七页1、示意图(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈(初级线圈)其

6、匝数用n1表示与交变电源相连(3)副线圈(次级线圈)其匝数用n2表示与负载相连原线圈副线圈铁芯U1U2 n1n22、符号问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？3.变压器的工作原理本讲稿第十页，共三十七页原线圈接交流电在铁芯中产生变化的磁通量在铁芯中产生变化的磁通量副线圈有交流电原线圈产生感应电动势副线圈产生感应电动势本讲稿第十一页，共三十七页 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能 磁场能 电能(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)问：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?本讲稿第十二页，共三十七页根据电磁感应定律则有：根据电磁感应定律则有：式中式中k为变压器变比。为变压器变比

7、。若忽略绕组内阻和漏磁通，原、副绕组端电压近似为：若忽略绕组内阻和漏磁通，原、副绕组端电压近似为：本讲稿第十三页，共三十七页 发电厂发电厂1.05万伏万伏输电线输电线22万伏万伏升压升压变电站变电站1万伏万伏降压降压降压降压实验室实验室380/220伏伏降压降压仪器仪器36伏伏降压降压本讲稿第十四页，共三十七页理想变压器：如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器称之为理想变压器。是物理学中的一种理想化模型。理想变压器特点：（1）变压器铁芯内无漏磁。（2）原、副线圈不计内阻。（无铜损、铁损、磁损）本讲稿第十五页，共三十七页1 1、电压变换电

8、压变换电压变换电压变换（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）（设加正弦交流电压）有效值有效值:同同 理：理：（匝比）（匝比）K为变比为变比结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。本讲稿第十六页，共三十七页2 电流变换电流变换结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。U1 =U2本讲稿第十七页，共三十七页由图可知：由图可知：结论：结论：变压器一次侧的等效阻抗，为二次侧所带负载的阻抗的变压器一次侧的等效阻抗，为二次侧所带负载的阻抗的n 2 倍。倍。+阻抗变换阻抗变换本讲稿第十八页，共三十七页电子线路中，常利用阻抗匹

9、配实现最大输出功率。电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。结论：接入变压器以后，信号源输出电流减小，而结论：接入变压器以后，信号源输出电流减小，而 负载获得的输出功率大大提高。负载获得的输出功率大大提高。原因：原因：满足了最大功率输出的条件：满足了最大功率输出的条件：本讲稿第十九页，共三十七页4.1.4变压器铭牌数据和主要系列 每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。电力变压器电力变压器产品型号 SL7315/10 产品编号 额定容量 315kVA 使用条件

10、 户外式额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%额定频率 50 Hz 器身吊重 765kg相 数 三相 油 重 380kg联接组别 Y yno 总 重 1525kg制 造 厂 生产日期 电力变压器铭牌示意图 本讲稿第二十页，共三十七页额定容量额定容量SN 它是变压器额定工作条件下输出能力的保它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，是额定视在功率，单位：伏安（证值，是额定视在功率，单位：伏安（VA）或千伏安（或千伏安（kVA）或兆伏安（）或兆伏安（MVA）。）。一般容量在一般容量在630kVA以下的为小型电力变以下的为小型电力变压器；压

11、器；8006300kVA的为中型电力变压器；的为中型电力变压器；800063000kVA为大型电力变压器；为大型电力变压器；90000kVA及以上的为特大型电力变压器。及以上的为特大型电力变压器。本讲稿第二十一页，共三十七页额定电压额定电压U1N/U2N 均指线值电压。原边额定电压均指线值电压。原边额定电压U1N是指电是指电源加在原绕组上的额定电压；副边额定电压源加在原绕组上的额定电压；副边额定电压U2N是指原边加额定电压副边空载时副绕组的是指原边加额定电压副边空载时副绕组的端电压，单位有：伏（端电压，单位有：伏（V）或千伏（）或千伏（kV）。）。额定电流额定电流I1N/I2N 均指线值电流。

12、原、副边额定电流是指均指线值电流。原、副边额定电流是指在额定容量和额定电压时所长期允许通过的在额定容量和额定电压时所长期允许通过的电流，单位有：安（电流，单位有：安（A）额定频率额定频率fN 指工业用电频率，我国规定为指工业用电频率，我国规定为50Hz。本讲稿第二十二页，共三十七页各量之间关系各量之间关系 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为：变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为：单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器 容量容量 SN 输出功率输出功率 P2 原边输入功率原边输入功率 P1 输出功率输出功率 P2注意：注意：本讲稿第二十三页，共三十七页变压器分类 按用

13、途分：电力变压器和特种变压器。按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充

14、气式变压器。本讲稿第二十四页，共三十七页本讲稿第二十五页，共三十七页三相变压器 电力系统普遍采用三相供电制，电力系统用的最多的是三相变压器。本讲稿第二十六页，共三十七页变压器的联接组标号星形联结星形联结星形联结的三相绕组特星形联结的三相绕组特点：三个末端连接在一点：三个末端连接在一起形成中性点，如果将起形成中性点，如果将中性点引出，就形成了中性点引出，就形成了三相四线制了，表示为三相四线制了，表示为YN或或yn。本讲稿第二十七页，共三十七页变压器的联接组标号三角形联结三角形联结 三角形联结的三相绕组接法有两种。三角形联结的三相绕组接法有两种。本讲稿第二十八页，共三十七页自耦变压器自耦变压器自耦

15、变压器的特点是副绕组是原绕组自耦变压器的特点是副绕组是原绕组的一部分，原、副绕组既有磁的耦合，的一部分，原、副绕组既有磁的耦合，又有电的联系。自耦变压器有单相和又有电的联系。自耦变压器有单相和三相，有升压，也有降压。图所示为三相，有升压，也有降压。图所示为单相双绕组自耦变压器接线图。单相双绕组自耦变压器接线图。其他用途变压器其他用途变压器本讲稿第二十九页，共三十七页本讲稿第三十页，共三十七页互感器互感器1）电压互感器）电压互感器 电压互感器作用是将高电压降为低电压（一般额定值为电压互感器作用是将高电压降为低电压（一般额定值为100V）供电给测）供电给测量仪表和继电器的电压线圈，使测量、继电保护

16、回路与高压线路隔离，保量仪表和继电器的电压线圈，使测量、继电保护回路与高压线路隔离，保证人员和设备的安全。电压互感器接线如图所示，原绕组并联在被测的高证人员和设备的安全。电压互感器接线如图所示，原绕组并联在被测的高压线路上，副绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。由于副压线路上，副绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。由于副边所接的电压表等负载的阻抗很大，副边电流很小，电压互感器实际上相边所接的电压表等负载的阻抗很大，副边电流很小，电压互感器实际上相当于一台空载运行的双绕组降压变压器。当于一台空载运行的双绕组降压变压器。本讲稿第三十一页，共三十七页电压互感器电压互感器 为了减少

17、测量误差，设计时应尽量减小短路阻抗和励磁电流，当忽略漏阻为了减少测量误差，设计时应尽量减小短路阻抗和励磁电流，当忽略漏阻抗压降时有：抗压降时有：式中式中ku为电压互感器的变压比。一般与电压互感器相配的电压表，已考虑为电压互感器的变压比。一般与电压互感器相配的电压表，已考虑变比的折算，所以从电压表上可直接读出实际的电压值。变比的折算，所以从电压表上可直接读出实际的电压值。本讲稿第三十二页，共三十七页本讲稿第三十三页，共三十七页 电流互感器作用是将电路中流过的大电流变电流互感器作用是将电路中流过的大电流变换成小电流（额定值为换成小电流（额定值为5A或或1A）供电给测量）供电给测量仪表和继电器的电流

18、线圈。电流互感器接线仪表和继电器的电流线圈。电流互感器接线图如图所示，原绕组串在被测的高压线路中，图如图所示，原绕组串在被测的高压线路中，副绕组与电流表、功率表的电流线圈等构成副绕组与电流表、功率表的电流线圈等构成闭合回路。由于原绕组匝数为一匝或几匝，闭合回路。由于原绕组匝数为一匝或几匝，副绕组匝数很多，而副边所接的电流表等负副绕组匝数很多，而副边所接的电流表等负载的阻抗很小，电流互感器实际上相当于一载的阻抗很小，电流互感器实际上相当于一台处于短路状态升压变压器。台处于短路状态升压变压器。2）电流互感器）电流互感器AkN2N1 电流互感器接线图本讲稿第三十四页，共三十七页钳形表钳形表交,直流,真有效值钳形表漏电流测量钳形表本讲稿第三十五页，共三十七页本讲稿第三十六页，共三十七页很容易在任何地方安装很容易在任何地方安装RR 3020 电流分析电流分析本讲稿第三十七页，共三十七页