《电力变压器改》PPT课件.ppt
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1、返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页电力变压器电力变压器返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页一、变压器一、变压器的认识的认识变压器是一种常见的电气设备,在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备,在电力系统和电子线路中应用广泛。子线路中应用广泛。它是一种静止的它是一种静止的电气设备电气设备,利用,利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说,变压器频率的另一种电压、电流的电能。换句话说,变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。就是实现电能在不同等级之间进行转换。在能
2、量传输过程中,当输送功率在能量传输过程中,当输送功率P=UI cos 及及负载功率因数负载功率因数cos 一定时:一定时:电能损耗小电能损耗小节省金属材料(经济)节省金属材料(经济)U I P =IrI S所以远距离输电采用高电压是最为经济的。所以远距离输电采用高电压是最为经济的。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 发电机的输出电压一般有发电机的输出电压一般有发电机的输出电压一般有发电机的输出电压一般有3.15kV3.15kV、6.3kV6.3kV、10.5kV10.5kV、15.7515.75kVkV、18kV18kV、20kV20kV等几种,因此必须用升压变压器将电压
3、升等几种,因此必须用升压变压器将电压升等几种,因此必须用升压变压器将电压升等几种,因此必须用升压变压器将电压升高才能实现远距离经济输送。电力工业中常采用高压输电低压高才能实现远距离经济输送。电力工业中常采用高压输电低压高才能实现远距离经济输送。电力工业中常采用高压输电低压高才能实现远距离经济输送。电力工业中常采用高压输电低压配电,实现节能并保证用电安全。目前,我国交流输电的电压配电,实现节能并保证用电安全。目前,我国交流输电的电压配电,实现节能并保证用电安全。目前,我国交流输电的电压配电,实现节能并保证用电安全。目前,我国交流输电的电压最高已达最高已达最高已达最高已达750kV750kV。发电
4、厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压照明动力用照明动力用电电380/220V降压降压变电站变电站10kV降压降压降压降压返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页变压器的种类很多,可按其用途、相数、结构、变压器的种类很多,可按其用途、相数、结构、调压方式、冷却方式等不同来进行分类。调压方式、冷却方式等不同来进行分类。二、变压器的分类二、变压器的分类按用途分类:按用途分类:电力变压器(升压、降压)、仪用变电力变压器(升压、降压)、仪用变压器(电压互感器、电流互感器)、整流变压器;压器(电压互感器、电流互感器)、整流变压器;按相数分类:按相数分类:
5、单相变压器和三相变压器;单相变压器和三相变压器;按线圈数分类:按线圈数分类:双绕组变压器、三绕组变压器和自双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器;耦变压器;按铁心结构分类:按铁心结构分类:心式变压器和壳式变压器;心式变压器和壳式变压器;按调压方式分类:按调压方式分类:无载调压变压器、有载调压变压无载调压变压器、有载调压变压器;器;按冷却介质和冷却方式分类:按冷却介质和冷却方式分类:油浸式变压器和干油浸式变压器和干式变压器等;式变压器等;按容量大小分类按容量大小分类:小型变压器、中型变压器、大型:小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。变压器和特大型变压器。返回返回退出退出章目录章目录
6、 上一页上一页 下一页下一页1、变压器的原理模型变压器的原理模型接交流电源的绕组称为原绕接交流电源的绕组称为原绕组或称一次绕组,该侧是通入交流电流侧,即吸收电能侧,组或称一次绕组,该侧是通入交流电流侧,即吸收电能侧,输入电能侧输入电能侧,也称一次侧。接负载的绕组称为副绕组或称二也称一次侧。接负载的绕组称为副绕组或称二次绕组,该侧是接负载侧,即输出电能侧,也称二次侧。次绕组,该侧是接负载侧,即输出电能侧,也称二次侧。三、变压器的工作原理三、变压器的工作原理返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页22、工作原理工作原理工作原理工作原理当原边绕组接到交流电源时,绕组中便有交流电流流过
7、,当原边绕组接到交流电源时,绕组中便有交流电流流过,当原边绕组接到交流电源时,绕组中便有交流电流流过,当原边绕组接到交流电源时,绕组中便有交流电流流过,并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通(主磁通主磁通主磁通主磁通),这个交,这个交,这个交,这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。并且在一、二次绕组变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。并且在一、二次绕组变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。并且在一、二次绕组变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。并且在一、二次绕组中分别产生感应电动势
8、。中分别产生感应电动势。中分别产生感应电动势。中分别产生感应电动势。变压器原理图变压器原理图+Z Z 一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页其感应电动势大小可分别表示为:其感应电动势大小可分别表示为:式中式中、一、二次绕组的匝数一、二次绕组的匝数;磁通变化率。磁通变化率。一次、二次绕组互不相连,能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连,能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连,能量的传递靠磁耦合。一次、二次绕组互不相连,能量的传递靠磁耦合。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页(匝比)(匝比)(匝比)(匝比
9、)K K为变比为变比为变比为变比结论:一次、二次侧电压与匝数成正比。结论:一次、二次侧电压与匝数成正比。改变匝数比,就能改变输出电压。改变匝数比,就能改变输出电压。故有故有故有故有1.1.电压变换电压变换电压变换电压变换2.2.电流变换电流变换电流变换电流变换(一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系一次、二次侧电流关系)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。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页一般情况下,由于一般情况下,由于,所以,所以,如果,如果忽略一、二次绕组本身的阻抗压降这个次要因素忽略一、二次绕组本身的阻抗压降
10、这个次要因素时,时,。则。则。这就实现了改变电。这就实现了改变电压等级的目的。若二次绕组接上负载,就有电流压等级的目的。若二次绕组接上负载,就有电流流过,变压器就向负载输出电能,从而实现了不流过,变压器就向负载输出电能,从而实现了不同电压等级的电能传递。同电压等级的电能传递。由分析显而易见,由分析显而易见,变压器能够改变电压等级的条变压器能够改变电压等级的条件是:(件是:(1)由铁芯闭合同时交链于一、二次绕组)由铁芯闭合同时交链于一、二次绕组的磁通必须交变;(的磁通必须交变;(2)一、二次绕组的匝数应不)一、二次绕组的匝数应不相等。相等。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页
11、四、变压器的结构四、变压器的结构返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页图图9-3油浸式电力变压器结构图油浸式电力变压器结构图1-绕组;2-铁芯;3-油箱;4-分接开关;5-低压套管;6-高压套管;7-气体继电器;8-安全气道;9-油位计;10-储油柜;11-呼吸器;12-铭牌;13-信号式温度计;14-放油阀门返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页变压器结构示意图变压器结构示意图+Z Z 变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的磁路变压器的磁路绕组:绕组:绕组:绕组:一次绕组一次绕组一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组二次绕组二次绕组由高导磁硅钢
12、片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm或或0.5mm铁铁心心变压器的电路变压器的电路变压器的电路变压器的电路一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页铁心和绕组是变压器中最主要的部铁心和绕组是变压器中最主要的部件,他们构成件,他们构成了变压器的器身。了变压器的器身。1、铁心:、铁心:构成了变压器的磁路,同时又是套装绕组构成了变压器的磁路,同时又是套装绕组的骨架。的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组,铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁柱上套绕组,铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。路。铁心
13、材料:为了提高磁路的导磁性能,减少铁心铁心材料:为了提高磁路的导磁性能,减少铁心中的磁滞、涡流损耗,铁心一般用高磁导率的磁中的磁滞、涡流损耗,铁心一般用高磁导率的磁性材料性材料硅钢片叠成。其厚度为硅钢片叠成。其厚度为0.350.350.5mm0.5mm,两面涂以厚两面涂以厚0.020.020.23mm0.23mm的漆膜,使片与片之间的漆膜,使片与片之间绝缘。绝缘。变压器的结构变压器的结构返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页 功率损耗功率损耗功率损耗功率损耗交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损
14、和铁损两种。交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。1.1.铜损铜损铜损铜损(P Pcucu)在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中在交流铁心线圈中,线圈电阻线圈电阻线圈电阻线圈电阻R R上的功率损耗称铜损,用上的功率损耗称铜损,用上的功率损耗称铜损,用上的功率损耗称铜损,用 P Pcucu表示。表示。表示。表示。P Pcucu=RIRI2 2式中:式中:式中:式中:R R是线圈的电阻;是线圈的电阻;是线圈的电阻;是线圈的电阻;I I 是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。是线圈中电流的有效值。2.2.铁损铁损铁损铁损(P PFeFe)在交流铁心线圈中
15、,处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中,处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中,处于交变磁通下的铁心内的在交流铁心线圈中,处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损,用功率损耗称铁损,用功率损耗称铁损,用功率损耗称铁损,用 P PFeFe 表示。表示。表示。表示。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。铁损由磁滞和涡流产生。+u ui i返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页(1 1)磁滞损耗()磁滞损耗()磁滞损耗()磁滞损耗(P Ph h)由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为由磁滞所产生的能量损耗称为磁
16、滞损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗(P Ph h)。磁滞损耗转化为热能,引起铁心发热。磁滞损耗转化为热能,引起铁心发热。磁滞损耗转化为热能,引起铁心发热。磁滞损耗转化为热能,引起铁心发热。减少磁滞损耗的措施:减少磁滞损耗的措施:减少磁滞损耗的措施:减少磁滞损耗的措施:变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心,降低磁滞变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心,降低磁滞变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心,降低磁滞变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心,降低磁滞损耗。损耗。损耗。损耗。磁滞性:磁滞性:磁滞性:磁滞性:磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁性材料中磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B的变化总是
17、滞后于的变化总是滞后于的变化总是滞后于的变化总是滞后于外磁场变化外磁场变化外磁场变化外磁场变化HH(磁场强度)的性质。(磁场强度)的性质。(磁场强度)的性质。(磁场强度)的性质。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页(2)(2)涡流损耗(涡流损耗(涡流损耗(涡流损耗(P Pe e)涡流损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗:由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。由涡流所产生的功率损耗。涡流涡流涡流涡流:交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流,称为涡流。涡感应电动势和电流,称为涡流。涡感应电动势和
18、电流,称为涡流。涡感应电动势和电流,称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。流在垂直于磁通的平面内环流。涡流涡流涡流涡流损耗转化为热能,引起铁心发热。损耗转化为热能,引起铁心发热。损耗转化为热能,引起铁心发热。损耗转化为热能,引起铁心发热。减少涡流损耗措施:减少涡流损耗措施:减少涡流损耗措施:减少涡流损耗措施:提高铁心的电阻率(通常由于提高铁心的电阻率(通常由于提高铁心的电阻率(通常由于提高铁心的电阻率(通常由于硅钢片)。铁心用彼此绝缘的钢片硅钢片)。铁心用彼此绝缘的钢片硅钢片)。铁心用彼此绝缘的钢片硅钢片)。铁心用彼此绝缘的钢片叠成,把
19、涡流限制在较小的截面内。叠成,把涡流限制在较小的截面内。叠成,把涡流限制在较小的截面内。叠成,把涡流限制在较小的截面内。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页2.2.变压器的效率变压器的效率变压器的效率变压器的效率()变压器的损耗包括两部分:变压器的损耗包括两部分:变压器的损耗包括两部分:变压器的损耗包括两部分:铜损铜损铜损铜损(P PCuCu):绕组导线电阻的损耗。与负载大小绕组导线电阻的损耗。与负载大小绕组导线电阻的损耗。与负载大小绕组导线电阻的损耗。与负载大小(正比于电流平方)有关。(正比于电流平方)有关。(正比于电流平方)有关。(正比于电流平方)有关。铁损铁损铁损铁损
20、(P PFeFe):变压器的效率为变压器的效率为变压器的效率为变压器的效率为一般一般一般一般 95959595%,负载为额定负载的负载为额定负载的负载为额定负载的负载为额定负载的(50(50(50(5075)%75)%时时时时,最大。最大。最大。最大。输出功率输出功率输出功率输出功率输入功率输入功率输入功率输入功率磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗涡流损耗返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页2、绕组:、绕组:绕组是变压器的电路部分,它由铜或绕组是变压器的电路部分,它由铜或 铝绝缘导线绕制而成铝绝缘导线绕制而成。一次绕组(原绕组):输入电能一次绕组(原绕
21、组):输入电能二次绕组(副绕组):输出电能二次绕组(副绕组):输出电能它们通常套装在同一个心柱上,一次和二次绕组它们通常套装在同一个心柱上,一次和二次绕组具有不同的匝数,通过电磁感应作用,一次绕组具有不同的匝数,通过电磁感应作用,一次绕组的电能就可传递到二次绕组,且使一、二次绕组的电能就可传递到二次绕组,且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。具有不同的电压和电流。其中,两个绕组中,电压较高的我们称为高压绕其中,两个绕组中,电压较高的我们称为高压绕组,相应的电压较低的称为低压绕组。组,相应的电压较低的称为低压绕组。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页为了绝缘布置方便,通常低压
22、绕组装得靠近为了绝缘布置方便,通常低压绕组装得靠近铁芯,高压绕组则套在低压绕组的外面,低铁芯,高压绕组则套在低压绕组的外面,低压绕组与高压绕组之间,以及低压绕组与铁压绕组与高压绕组之间,以及低压绕组与铁芯之间都留有一定的绝缘间隙和散热油道,芯之间都留有一定的绝缘间隙和散热油道,并用绝缘纸筒隔开,使绕组有效地散热。并用绝缘纸筒隔开,使绕组有效地散热。从高、低压绕组的相对位置来看,变压器从高、低压绕组的相对位置来看,变压器的绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心的绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组结构简单,制造方便,所以,国产的式绕组结构简单,制造方便,所以,国产的均采用这种结构,交迭式主要
23、用于特种变压均采用这种结构,交迭式主要用于特种变压器中。器中。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页三、油箱及其他附件三、油箱及其他附件1.油箱油箱变压器油的作用:加强变压器内部绝缘强度和变压器油的作用:加强变压器内部绝缘强度和散热作用。散热作用。要求:用质量好的钢板焊接而成,能承受一定压要求:用质量好的钢板焊接而成,能承受一定压力。力。形式:大型变压器油箱均采用了钟罩式结构;小形式:大型变压器油箱均采用了钟罩式结构;小型变压器采用吊器身式。型变压器采用吊器身式。2.储油柜储油柜作用:减少油与外界空气的接触面积,减小变作用:减少油与外界空气的接触面积,减小变压器受潮和氧化的概
24、率。压器受潮和氧化的概率。在大型电力变压器的储油柜内还安放一个特殊的在大型电力变压器的储油柜内还安放一个特殊的空气胶囊,它通过呼吸器与外界相通,空气胶囊空气胶囊,它通过呼吸器与外界相通,空气胶囊阻止了储油柜中变压器油与外界空气接触。阻止了储油柜中变压器油与外界空气接触。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页3.呼吸器呼吸器作用:内装硅胶的干燥器,与油枕连通,为了作用:内装硅胶的干燥器,与油枕连通,为了使潮气不能进入油枕使油劣化。使潮气不能进入油枕使油劣化。硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用,干燥状硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用,干燥状态状态为兰色,吸潮饱和后变为粉红色。吸
25、潮的态状态为兰色,吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶可以再生。硅胶可以再生。4.冷却器冷却器作用:加强散热。作用:加强散热。装配在变压器油箱壁上,对于强迫油循环风冷变装配在变压器油箱壁上,对于强迫油循环风冷变压器,电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管压器,电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇中,这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹簇中,这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂,使热量散失到空气中去,经过冷却后的油从拂,使热量散失到空气中去,经过冷却后的油从变压器油箱底部重新回到变压器油箱内。变压器油箱底部重新回到变压器油箱内。返回返回退出退出章目录章目录 上一页上一页 下一页下一页5.绝缘套管绝
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