變壓器的應(yīng)用結(jié)構(gòu)及工作原理PPT課件

1、本章主要內(nèi)容 1.1 變壓器的應(yīng)用 1.21.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 1.31.3 單相變壓器的工作原理 1.41.4 變壓器的參數(shù)的測量 1.51.5 變壓器的運行特性 1.61.6 特殊變壓器第1頁/共40頁1.1 變壓器的應(yīng)用變壓器在電力系統(tǒng)的應(yīng)用第2頁/共40頁1.1 變壓器的應(yīng)用變壓器在日常生活中的應(yīng)用 （a）萬能旅行充電器 （b）線式充電器 （c）手提電腦用直流穩(wěn)壓電源第3頁/共40頁1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 變壓器鐵芯繞組鐵芯柱：柱上套裝繞組鐵軛：連接鐵芯以形成閉合磁路原繞組副繞組同心套在鐵芯柱上第4頁/共40頁1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵芯第5頁/共40頁1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)（

2、a）心式變壓器 （b）殼式變壓器第6頁/共40頁1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)繞組（a）同心式繞組 （b ）交迭式繞組第7頁/共40頁1.3 變壓器的工作原理一、變壓器的基本工作原理第8頁/共40頁 當(dāng)原繞組外加電壓U1時，原邊就有電流I1流過，并在鐵芯中產(chǎn)生與U1同頻率的交變主磁通，主磁通同時鏈繞原、副繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，會在原、副繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢E1、E2，副邊在E2的作用下產(chǎn)生負載電流I2，向負載輸出電能。 根據(jù)電磁感應(yīng)定律則有：dtdNedtdNe2211kNNEE2121若忽略繞組內(nèi)阻和漏磁通，原、副繞組端電壓近似為：2211EUEUkNNEEUU212121第9頁/共40頁 二、變

3、壓器的空載運行 變壓器空載運行也稱無載運行，它是指原邊加電源電壓，副邊開路的運行狀況。第10頁/共40頁dtdNeudtdNedtdNeFNiiusssm111120221101001kNNEEUU212121則：第11頁/共40頁 三、變壓器的負載運行 變壓器負載運行是指原邊接電源，副邊接負載zL時的工作狀態(tài)。如下圖所示，這時副邊有負載電流I2通過，原邊電流為I1，各量正方向規(guī)定與空載運行時相同。第12頁/共40頁 負載運行時電和磁之間的關(guān)系 1111111FNieiuss2210ueeFm222222sseFNii第13頁/共40頁 負載運行時磁勢平衡方程式)()(221011201NIN

4、INIFFF 整理可得:)()(2021201kIIINNII第14頁/共40頁 負載時原邊負載電流由兩部分組成：一部分是勵磁分量0，用以產(chǎn)生負載時的主磁通，它基本不隨負載變化；另一部分是負載分量-2/k，用以抵消副邊電流2對主磁通產(chǎn)生的影響，它隨負載變化而變化。由于0I202r2，故可忽略空載銅耗，認(rèn)為P0pFe=I202rm。第17頁/共40頁空載實驗數(shù)據(jù)計空載實驗數(shù)據(jù)計算算 根據(jù)測得的空載實驗數(shù)據(jù)可計算單相變壓器的參數(shù)： 變比為： 空載阻抗： 空載電阻： 其中 10212UUNNkN2020IUzN22000IPr mmrrrzzz1010;11;rrzzmm第18頁/共40頁實驗說明：

5、實驗說明： 由于 可認(rèn)為： 勵磁阻抗： 勵磁電阻： 勵磁電抗： 11;rrzzmm2020IUzzNm22000IPrrm22mmmrzx第19頁/共40頁 二、變壓器的短路實驗第20頁/共40頁說明：說明： 變壓器短路實驗一般在高壓側(cè)做，即原邊加電壓，副邊短路。實驗時，變壓器的高壓繞組前接自耦變壓器，將自耦變壓器的輸出電壓由零開始慢慢升高，直至短路電流為額定電流為止，記錄原邊的短路電壓Uk、電流I1和輸入功率Pk數(shù)據(jù)。實驗時，原邊所加的電壓很低，主磁通比正常運行時小很多，鐵芯損耗pFe與銅損pCu相比可忽略，短路損耗中主要是原、副邊的銅損，即有：PkpCu= pCu1+ pCu2。第21頁/

6、共40頁短路參數(shù)計算短路參數(shù)計算 短路阻抗： 短路電阻： 短路電抗： 根據(jù)規(guī)定，測得的電阻應(yīng)換算到國標(biāo)規(guī)定的75時的數(shù)值，換算公式為： 對于銅線： 對于鋁線： 式中為實驗時的環(huán)境溫度（）。1IUzkk21IPrkk22kkkrzx5 .234755 .23475kCkrr2287522875kCkrr第22頁/共40頁說明：說明： 在75時的短路阻抗為： 對于三相變壓器應(yīng)注意用相值計算，所得的參數(shù)也是每相值。如果要將原、副邊參數(shù)分開，可近似認(rèn)為：r1r2；x1x2；z1z2。227575kCkCkxrz第23頁/共40頁1.5 變壓器的運行特性 變壓器的運行特性有外特性U2=(I2)和效率特性

7、=(I2) 而變壓器的主要性能指標(biāo)是電壓變化率。 一、電壓變化率和外特性 變壓器外特性是指當(dāng)U1=U1N，cos2=常數(shù)時，副邊端電壓隨負載電流變化的規(guī)律，即：U2=(I2)曲線。 由于變壓器內(nèi)部存在漏阻抗，當(dāng)有負載電流時，就會產(chǎn)生電壓降，輸出電壓是隨負載電流變化而變化，其變化規(guī)律與負載的性質(zhì)有關(guān)。第24頁/共40頁電壓變化率電壓變化率 為了表征電壓隨負載電流變化的程度，可用電壓變化率U*表示。電壓變化率是指在原邊加額定電壓，副邊空載電壓與某一功率因數(shù)下的額定負載的副邊電壓差值與副邊額定電壓的比值用百分?jǐn)?shù)來表示，即有： 電壓變化率反映了變壓器電壓的穩(wěn)定性，是一項重要的性能指標(biāo)。100%100%

8、121222*第25頁/共40頁1.6 特殊變壓器互感器-電壓互感器（a）油浸式電壓互感器 （b）測量用電壓互感器第26頁/共40頁電壓互感器接線圖 第27頁/共40頁1.6 特殊變壓器互感器-電流互感器（a）穿墻式全封閉電流互感器 第28頁/共40頁1.6 特殊變壓器互感器-電流互感器（b）配電用電流互感器 第29頁/共40頁1.6 特殊變壓器互感器-電流互感器（c）精密微型電流互感器 第30頁/共40頁AkN2N1圖1-35電流互感器接線圖電流互感器接線圖 第31頁/共40頁1.6 特殊變壓器自耦變壓器自耦變壓器的副繞組是原繞組的一部分，原、副繞組既有磁的耦合，又有電的聯(lián)系。自耦變壓器有單相和三相，有升壓，也有降壓。圖1-33變壓器接線圖aN1E1IE2N2U2ZLAXU1I1I2axn從圖中可見，AX為原繞組，匝數(shù)為N1，ax為副繞組，匝數(shù)為N2，其中副繞組也是原繞組的一部分，稱為公共繞組，將Aa繞組稱為串聯(lián)繞組。第32頁/共40頁第33頁/共40頁第34頁/共40頁忽略勵磁電流時可得： 上式表明，電流1與2的實際方向相反。利用基爾霍夫電流定律，可得公共繞組ax中的電流I為： 當(dāng)忽略0時，1與2反相，在kA1時，則有21，在節(jié)點a上的電流有