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(cè)量 1.51.5 變壓器的運(yùn)行特性 1.61.6 特殊變壓器第1頁(yè)/共40頁(yè)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(yè)/共40頁(yè)1.1 變壓器的應(yīng)用變壓器在日常生活中的應(yīng)用 （a）萬(wàn)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(yè)/共40頁(yè)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(yè)/共40頁(yè)1.2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵芯第5頁(yè)/共40頁(yè)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(yè)/共40頁(yè)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(yè)/共40頁(yè)1.3 變壓器的工作原理一、變壓器的基本工作原理第8頁(yè)/共40頁(yè) 當(dāng)原繞組外加電壓U1時(shí)，原邊就有電流I1流過(guò)，并在鐵芯中產(chǎn)生與U1同頻率的交變主磁通，主磁通同時(shí)鏈繞原、副繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，會(huì)在原、副繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E1、E2，副邊在E2的作用下產(chǎn)生負(fù)載電流I2，向負(fù)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(yè)/共40頁(yè) 二、變

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

4、INIFFF 整理可得:)()(2021201kIIINNII第14頁(yè)/共40頁(yè) 負(fù)載時(shí)原邊負(fù)載電流由兩部分組成：一部分是勵(lì)磁分量0，用以產(chǎn)生負(fù)載時(shí)的主磁通，它基本不隨負(fù)載變化；另一部分是負(fù)載分量-2/k，用以抵消副邊電流2對(duì)主磁通產(chǎn)生的影響，它隨負(fù)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(yè)/共40頁(yè)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算算 根據(jù)測(cè)得的空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可計(jì)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(yè)/共40頁(yè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：

5、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明： 由于 可認(rèn)為： 勵(lì)磁阻抗： 勵(lì)磁電阻： 勵(lì)磁電抗： 11;rrzzmm2020IUzzNm22000IPrrm22mmmrzx第19頁(yè)/共40頁(yè) 二、變壓器的短路實(shí)驗(yàn)第20頁(yè)/共40頁(yè)說(shuō)明：說(shuō)明： 變壓器短路實(shí)驗(yàn)一般在高壓側(cè)做，即原邊加電壓，副邊短路。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(kāi)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(shí)驗(yàn)時(shí)，原邊所加的電壓很低，主磁通比正常運(yùn)行時(shí)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(yè)/

6、共40頁(yè)短路參數(shù)計(jì)算短路參數(shù)計(jì)算 短路阻抗： 短路電阻： 短路電抗： 根據(jù)規(guī)定，測(cè)得的電阻應(yīng)換算到國(guó)標(biāo)規(guī)定的75時(shí)的數(shù)值，換算公式為： 對(duì)于銅線： 對(duì)于鋁線： 式中為實(shí)驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度（）。1IUzkk21IPrkk22kkkrzx5 .234755 .23475kCkrr2287522875kCkrr第22頁(yè)/共40頁(yè)說(shuō)明：說(shuō)明： 在75時(shí)的短路阻抗為： 對(duì)于三相變壓器應(yīng)注意用相值計(jì)算，所得的參數(shù)也是每相值。如果要將原、副邊參數(shù)分開(kāi)，可近似認(rèn)為：r1r2；x1x2；z1z2。227575kCkCkxrz第23頁(yè)/共40頁(yè)1.5 變壓器的運(yùn)行特性 變壓器的運(yùn)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(shí)，副邊端電壓隨負(fù)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(fù)載電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電壓降，輸出電壓是隨負(fù)載電流變化而變化，其變化規(guī)律與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。第24頁(yè)/共40頁(yè)電壓變化率電壓變化率 為了表征電壓隨負(fù)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(fù)載的副邊電壓差值與副邊額定電壓的比值用百分?jǐn)?shù)來(lái)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(xiàng)重要的性能指標(biāo)。100%100%

8、121222*第25頁(yè)/共40頁(yè)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(cè)量用電壓互感器第26頁(yè)/共40頁(yè)電壓互感器接線圖 第27頁(yè)/共40頁(yè)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(yè)/共40頁(yè)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(yè)/共40頁(yè)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(yè)/共40頁(yè)AkN2N1圖1-35電流互感器接線圖電流互感器接線圖 第31頁(yè)/共40頁(yè)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(jiàn)，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(yè)/共40頁(yè)第33頁(yè)/共40頁(yè)第34頁(yè)/共40頁(yè)忽略勵(lì)磁電流時(shí)可得： 上式表明，電流1與2的實(shí)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(shí)，1與2反相，在kA1時(shí)，則有21，在節(jié)點(diǎn)a上的電流有