《电机与电器》PPT课件.ppt

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1、第第2章章 变压器变压器变压器的结构及工作原理变压器的结构及工作原理变压器的结构及工作原理变压器的结构及工作原理变压器的功能及外特性变压器的功能及外特性变压器的功能及外特性变压器的功能及外特性三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器特种变压器特种变压器特种变压器特种变压器变压器使用中的问题变压器使用中的问题变压器使用中的问题变压器使用中的问题ABCXYZabcxyzABCY/Y6练习练习：abcABCXYZabcxyzABCY/1abc一、仪用互感器一、仪用互感器l 互感器属测量装置，按变压器原理工作。互感器属测量装置，按变压器原理工作。l 电力系统中的大电流、高电压有时无法直接用普通的电流电

2、力系统中的大电流、高电压有时无法直接用普通的电流表和电压表来测量，必须通过互感器将待测电量按比例减小表和电压表来测量，必须通过互感器将待测电量按比例减小后测量。后测量。l 互感器具有两种作用：一是将高电量转换为能用普通标准互感器具有两种作用：一是将高电量转换为能用普通标准仪表测量的电量；二是将仪表与高压电路隔离，保证仪表及仪表测量的电量；二是将仪表与高压电路隔离，保证仪表及人身安全。人身安全。2-4 其他用途变压器其他用途变压器1、电压互感器、电压互感器l 高压绕组作为原边绕组，与被测电高压绕组作为原边绕组，与被测电路并联，匝数很多；路并联，匝数很多；l 低压绕组作为副边绕组，与电压表低压绕组

3、作为副边绕组，与电压表（或功率表的电压线圈等）组成闭合（或功率表的电压线圈等）组成闭合回路，匝数较少。回路，匝数较少。l 电压互感器运行时相当于降压变压器空载运行。电压互感器运行时相当于降压变压器空载运行。l 如果仪表的个数不止一个，则各仪表的电压线圈都应该并联。如果仪表的个数不止一个，则各仪表的电压线圈都应该并联。l 通常副边额定电压都统一设计成通常副边额定电压都统一设计成100V。忽略漏阻抗：忽略漏阻抗：注意：注意：（1）测量精度：电压互感器的精度分为测量精度：电压互感器的精度分为0.2，0.5，1.0和和3.0四四级。产生误差的原因是忽略漏阻抗和励磁电流。级。产生误差的原因是忽略漏阻抗和

4、励磁电流。（2）副边绕组的一端和铁芯必须可靠接地；）副边绕组的一端和铁芯必须可靠接地；（3）副边不允许短路，会产生很大的短路电流；）副边不允许短路，会产生很大的短路电流；（4）副边不能并联过多的仪表，以免电流过大引起较大的漏）副边不能并联过多的仪表，以免电流过大引起较大的漏抗压降，影响精度。抗压降，影响精度。l 低压绕组作为原边绕组，与被测电低压绕组作为原边绕组，与被测电路串联，只有一匝或数匝路串联，只有一匝或数匝；l 高压绕组作为副边绕组，与电流表高压绕组作为副边绕组，与电流表（或功率表和保护继电器的电流线圈）（或功率表和保护继电器的电流线圈）组成闭合回路，匝数很多。组成闭合回路，匝数很多。

5、2、电流互感器、电流互感器l 相当于变压器运行在短路工作状态。相当于变压器运行在短路工作状态。l 为了减小测量误差，铁心磁密很低（取为了减小测量误差，铁心磁密很低（取B0.1T），励磁电流可），励磁电流可忽略。忽略。l 副边额定电流一般统一设计为副边额定电流一般统一设计为1A或或5A。l 在工程中，在工程中，50A以上的交流电路就应配用电流互感器。以上的交流电路就应配用电流互感器。励磁电流可忽略，根据磁势平衡关系可得励磁电流可忽略，根据磁势平衡关系可得注意注意：（1）测量精度：电流互感器的精度分为）测量精度：电流互感器的精度分为0.2，0.5，1.0和和3.0四级。四级。（2 2）副边绕组一端

6、必须可靠接地；）副边绕组一端必须可靠接地；（3）工作时，副绕组不允许开路；开路时互感器成了空载状态，）工作时，副绕组不允许开路；开路时互感器成了空载状态，磁通高出额定时许多磁通高出额定时许多(1.4-1.8T)，除了产生大量铁耗，损坏互感，除了产生大量铁耗，损坏互感器外，还在副边绕组感应出危险的高压，危及人身安全。器外，还在副边绕组感应出危险的高压，危及人身安全。（4）副边回路中尽可能不要串入过多的测量和控制设备，以免）副边回路中尽可能不要串入过多的测量和控制设备，以免增大误差。增大误差。l 测流钳是电流互感器的一种变形。测流钳是电流互感器的一种变形。l 它的铁心如同钳子，用弹簧压紧。它的铁心

7、如同钳子，用弹簧压紧。l 测量时，压开钳子而引入被测导线。这测量时，压开钳子而引入被测导线。这时该导线就是一次绕组，二次绕组绕在铁时该导线就是一次绕组，二次绕组绕在铁心上并与电流表接通。心上并与电流表接通。l 利用测流钳可随时随地测量线路中的电利用测流钳可随时随地测量线路中的电流，而不必像普通电流互感器那样必须固流，而不必像普通电流互感器那样必须固定在一处或者测量时要断开电路而将一次定在一处或者测量时要断开电路而将一次绕组串进去。绕组串进去。测流钳测流钳其铁心上只有一个绕组，原边绕组的一部分兼作副边绕组。其铁心上只有一个绕组，原边绕组的一部分兼作副边绕组。二、自耦变压器二、自耦变压器1、自耦变

8、压器的电压关系自耦变压器的电压关系U1/U2=N1/N2=k2、电流关系、电流关系自耦变压器带负载时，二次侧便自耦变压器带负载时，二次侧便有电流有电流I2。当外加电压保持额定值时，。当外加电压保持额定值时，主磁通近似为常数，由于励磁电流主磁通近似为常数，由于励磁电流I0很小，很小，可以忽略不计，可以忽略不计，于是有于是有.则则（1）在在同同样样的的额额定定容容量量下下，自自耦耦变变压压器器的的主主要要尺尺寸寸小小，有有效效材材料（硅钢片和铜线）和结构材料都较节省，从而降低了成本。料（硅钢片和铜线）和结构材料都较节省，从而降低了成本。（2）因因为为材材料料消消耗耗少少，使使得得铜铜损损和和铁铁损

9、损也也相相应应减减少少，故故自自耦耦变压器的效率较高。变压器的效率较高。（3）减小了变压器的体积、重量，有利于大型变压器的运输和减小了变压器的体积、重量，有利于大型变压器的运输和安装，安装，且占地面积也小。且占地面积也小。（4）一、二次绕组之间有电的直接联系，当一次侧过电压时，）一、二次绕组之间有电的直接联系，当一次侧过电压时，必然导致二次侧严重过电压，存在高低压窜边的潜在危险，必然导致二次侧严重过电压，存在高低压窜边的潜在危险，因此因此运行时一、二次侧都需装设避雷器，以防高压侧产生过电压时引运行时一、二次侧都需装设避雷器，以防高压侧产生过电压时引起低压绕组绝缘的损坏。起低压绕组绝缘的损坏。小

10、结：小结：避雷针，又名防雷针，避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物等避是用来保护建筑物等避免雷击的装置。在高大免雷击的装置。在高大建筑物顶端安装一个金建筑物顶端安装一个金属棒，用金属线与埋在属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的起来，利用金属棒的尖尖端放电端放电，使云层所带的，使云层所带的电和地上的电逐渐中和，电和地上的电逐渐中和，从而不会引发事故。从而不会引发事故。避雷器：能释放雷电或兼能释放电力系避雷器：能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致瞬时过电压危害，又能

11、截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；电压限制过电压幅值，保护设备绝缘；电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。保证系统正常供电。2-5 变压器的使用变压器的使用一、变压器的铭牌数据一、变压器的铭牌数据1、额定电压额定电压原边额定电压原边额定电压 U1N是指原绕组上应加的

12、电源电压；是指原绕组上应加的电源电压；副边额定电压副边额定电压 U2N 是指原边加额定电压时副边的空载电压。是指原边加额定电压时副边的空载电压。三相：三相：U1N、U2N，一次、二次侧的线电压，一次、二次侧的线电压2、额定电流额定电流 I1N、I2N 变压器额定负载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。变压器额定负载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。三相：一次、二次侧绕组线电流三相：一次、二次侧绕组线电流单相：单相：三相：三相：4、额定频率、额定频率 我国的标准工频规定为我国的标准工频规定为50赫赫(Hz)。变压器的额定视在功率，单位为变压器的额定视在功率，单位为kV或或kVA。三相变压器

13、指三相总容量。三相变压器指三相总容量。3、额定容量、额定容量SN 例例 某照明变压器的额定容量为某照明变压器的额定容量为500VA，额定电压为，额定电压为220V/36V。求：（求：（1）原、副边的额定电流；）原、副边的额定电流；（2）在副边最多可接）在副边最多可接36V、100W的白炽灯几盏？的白炽灯几盏？解解:（1）原边额定电流）原边额定电流 I1N=SN/U1N=500/220=2.27A 副边额定电流副边额定电流 I2N=SN/U2N=500/36=13.9A （2）每盏白炽灯的额定电流）每盏白炽灯的额定电流 IN=P/U=100/36=2.78A 最多允许接白炽灯的盏数为最多允许接白

14、炽灯的盏数为13.9/2.78=5盏盏例例 一台一台Yd11联接的三相变压器，额定容量联接的三相变压器，额定容量SN=3150KV.A，U1N/U2N=35KV/6.3KV，试求一次、二次额定电流，一次额定，试求一次、二次额定电流，一次额定相电压，二次额定相电流。相电压，二次额定相电流。解：解：一次侧额定电流一次侧额定电流二次侧额定电流二次侧额定电流一次额定相电压一次额定相电压二次额定相电流二次额定相电流 当电流流入（或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，当电流流入（或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入（或流出）端称为则两个流入（或流出）端称为同极性端同极性端。当铁心中磁通

15、变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。同的两端为同极性端。AXax 同极性端用同极性端用“”表表示示。同极性端和绕组的同极性端和绕组的同极性端和绕组的同极性端和绕组的绕向有关。绕向有关。绕向有关。绕向有关。AX Xax 二、变压器绕组的二、变压器绕组的二、变压器绕组的二、变压器绕组的极性极性极性极性(同名端同名端同名端同名端)方法一：方法一：方法一：方法一：交流法交流法交流法交流法把两个线圈的任意两端把两个线圈的任意两端把两个线圈的任意两端把两个线圈的任意两端(X-x)(X-x)连接连接连接连接,然后然后然后然后在在在在

16、 AX AX 上加一低电压上加一低电压上加一低电压上加一低电压 u uAXAX 。测量：测量：若若 说明说明 A 与与 x 或或 X 与与 a 是是同极性端。同极性端。若若若若 说明说明说明说明 A A 与与与与 a a 或或或或 X X 与与与与 x x 为同极性端。为同极性端。为同极性端。为同极性端。结论：结论：结论：结论：VaAXxV同极性端的测定方法同极性端的测定方法同极性端的测定方法同极性端的测定方法+方法二：直流法方法二：直流法方法二：直流法方法二：直流法 如果当如果当如果当如果当 S S 闭合时，电流表正偏，则闭合时，电流表正偏，则闭合时，电流表正偏，则闭合时，电流表正偏，则 A

17、-a A-a 为同极性端为同极性端为同极性端为同极性端;结论：结论：结论：结论：Xx电流表电流表+_A a+S 如果当如果当如果当如果当 S S 闭合时，电流表反偏，闭合时，电流表反偏，闭合时，电流表反偏，闭合时，电流表反偏，则则则则 A-x A-x 为同极性端。为同极性端。为同极性端。为同极性端。联接联接 23变压器原一次侧有两个额定电压为变压器原一次侧有两个额定电压为变压器原一次侧有两个额定电压为变压器原一次侧有两个额定电压为 110V 110V 的绕组：的绕组：的绕组：的绕组：三、线圈的接法三、线圈的接法 1324当电源电压为当电源电压为220V时：时：+励磁励磁1324 联接联接 13

18、，2 4+电源电压为电源电压为110V时：时：1,32,4励磁励磁问题问题问题问题1 1：在在在在110V110V 情况下，如果只用一个绕组（情况下，如果只用一个绕组（情况下，如果只用一个绕组（情况下，如果只用一个绕组（N N），行不行？），行不行？），行不行？），行不行？答：答：答：答：不行（两绕组必须并接）不行（两绕组必须并接）一次侧有两个相同绕组的电源变压器一次侧有两个相同绕组的电源变压器一次侧有两个相同绕组的电源变压器一次侧有两个相同绕组的电源变压器(220/110)(220/110)，使用中应注意的问，使用中应注意的问，使用中应注意的问，使用中应注意的问题：题：题：题：若两种接法铁心

19、中的磁通相等，则：若两种接法铁心中的磁通相等，则：若两种接法铁心中的磁通相等，则：若两种接法铁心中的磁通相等，则：1324+1324+问题问题问题问题2 2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论结论结论结论：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端再通电。：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端再通电。：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端再通电。：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端再通电。答答答答：有可能烧毁变压器有可能烧毁变压器有可能烧毁变压器有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消两个线圈中的磁通抵消原因：原因：电流电流 很大很大烧毁变压器烧毁变压器烧毁变压器烧毁变压器感应电势感应电势1324 +