第三章-電力變壓器工作原理

1、第第3 3章章 電力變壓器電力變壓器教學(xué)要求(1) 了解變壓器的用途、分類(2) 了解變壓器的主要結(jié)構(gòu)(3) 掌握變壓器的基本工作原理(4) 掌握變壓器的額定參數(shù)在輸電過程中，電壓必須進行調(diào)整。在輸電過程中，電壓必須進行調(diào)整。用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓隨身聽隨身聽3V機床上的照明燈機床上的照明燈36V掃描儀掃描儀12V防身器防身器3000V手機充電器手機充電器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機顯像管黑白電視機顯像管12萬伏萬伏錄音機錄音機6V 9V 12V彩色電視機顯像管彩色電視機顯像管34萬伏萬伏 在在需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。需

2、改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。變壓器分類：變壓器分類：街頭變壓器街頭變壓器各式變壓器各式變壓器可拆式變壓器可拆式變壓器變電站的大型變壓器變電站的大型變壓器按相數(shù)分：單相變壓器單相變壓器三相變壓器三相變壓器按鐵心形式分：按鐵心形式分：干式變壓器干式變壓器油浸式變壓器油浸式變壓器按冷卻介質(zhì)分:強迫油循環(huán)電力變壓器強迫油循環(huán)電力變壓器 構(gòu)造：構(gòu)造：（1 1）鐵芯）鐵芯（2 2）繞組）繞組（3 3）冷卻裝置及其他附件）冷卻裝置及其他附件 為了減少鐵芯的磁滯和渦流損為了減少鐵芯的磁滯和渦流損耗，鐵芯用厚度為耗，鐵芯用厚度為0.30.5mm的的硅鋼片硅鋼片沖剪成幾種不同尺寸，并在沖剪成幾種不同尺寸，

3、并在表面涂厚為表面涂厚為0.010.13mm的絕緣的絕緣漆，烘干后按一定規(guī)則疊裝而成。漆，烘干后按一定規(guī)則疊裝而成。 由于硅鋼片比普通鋼的電阻串由于硅鋼片比普通鋼的電阻串大，因此利用硅鋼片制成的鐵芯可大，因此利用硅鋼片制成的鐵芯可以進一步減小渦流損耗。以進一步減小渦流損耗。 電路的組成部分，用紙包、紗電路的組成部分，用紙包、紗包或漆包的絕緣扁線或圓線繞成包或漆包的絕緣扁線或圓線繞成 。感應(yīng)電勢、通過電流、實現(xiàn)機電能感應(yīng)電勢、通過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。量轉(zhuǎn)換。 不同容量、不同電壓等級的電不同容量、不同電壓等級的電力變壓器，繞組形式也不一樣。一力變壓器，繞組形式也不一樣。一般電力變壓器中常采用同

4、芯式和交般電力變壓器中常采用同芯式和交疊式兩種結(jié)構(gòu)形式。疊式兩種結(jié)構(gòu)形式。 同芯式繞組是把高壓繞組與低壓繞組套在同一個鐵同芯式繞組是把高壓繞組與低壓繞組套在同一個鐵芯上，一般是將低壓繞組放在里邊，高壓繞組套在外邊，芯上，一般是將低壓繞組放在里邊，高壓繞組套在外邊，以便絕緣處理。但大容量輸出電流很大的電力變壓器，以便絕緣處理。但大容量輸出電流很大的電力變壓器，低壓繞組引出線的工藝復(fù)雜，往往把低壓繞組放在高壓低壓繞組引出線的工藝復(fù)雜，往往把低壓繞組放在高壓繞組的外面。繞組的外面。同芯式繞組同芯式繞組優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、繞制方便優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、繞制方便 在同一鐵芯上，高壓繞組、低壓繞組交替排列、間在同一

5、鐵芯上，高壓繞組、低壓繞組交替排列、間隙聚焦多、絕緣較復(fù)雜、包扎工作量較大。隙聚焦多、絕緣較復(fù)雜、包扎工作量較大。交疊式繞組交疊式繞組優(yōu)點：力學(xué)性能較好，引出線的布置和焊接比較方便、優(yōu)點：力學(xué)性能較好，引出線的布置和焊接比較方便、漏電抗較小，一般用于電壓為漏電抗較小，一般用于電壓為35KV及以下的電爐變壓及以下的電爐變壓器中。器中。：鐵心和繞組組成變壓器的器身，：鐵心和繞組組成變壓器的器身，器身放置在裝有變壓器油的油箱內(nèi)，在油浸變壓器身放置在裝有變壓器油的油箱內(nèi)，在油浸變壓器中，變壓器油既是絕緣介質(zhì)，又是冷卻介質(zhì)。器中，變壓器油既是絕緣介質(zhì)，又是冷卻介質(zhì)。 型號表示一臺變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、

6、電壓等級、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相強迫油循環(huán)風冷三繞組銅線有載調(diào)壓，額定容量250000kVA，高壓額定電壓220kV電力變壓器。 指在額定狀態(tài)下變壓器的視在功率額定容量以伏安(VA)、千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)為單位。對三相變壓器，額定容量指三相的總?cè)萘俊?以伏（V）或千伏（kV）為單位。對三相變壓器，額定電壓指線電壓。 以安（A）或千安（kA）為單位。對三相變壓器，額定電壓指線電流。 以赫茲（Hz）為單位。我國額定工頻為50Hz。 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了：變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了： 電能電能 磁場能磁場

7、能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(U1、I1) (變化的磁場變化的磁場) ( U2、I2)思考：思考：若給原線圈接直流電壓若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓副線圈電壓U2?原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是：動勢分別是：E E1 1=-n=-n1 1/ / t tE E2 2=-n=-n2 2/ / t t若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2121nnEE2121nnUU 1、n2 n1 U2U1升壓升壓變壓器變壓器2、 n2 n1 U2 U1降壓變壓器降壓變壓器2121nnUU 實驗和理論分析都表明：理想變

8、壓器原、副線圈實驗和理論分析都表明：理想變壓器原、副線圈的的電壓電壓跟它們的跟它們的匝數(shù)匝數(shù)成成正比。正比。理想變壓器輸入功率等于輸出功率理想變壓器輸入功率等于輸出功率即即: : 121221nnUUII理想變壓器原、副線圈的理想變壓器原、副線圈的電流電流跟它們的跟它們的匝數(shù)匝數(shù)成成反比反比1、自耦變壓器 2、儀用互感器 3、電焊變壓器 1 1、演變過程、演變過程：把普通雙繞組變壓器的高壓繞組和低壓：把普通雙繞組變壓器的高壓繞組和低壓 繞組串聯(lián)連接，便構(gòu)成一臺自耦變繞組串聯(lián)連接，便構(gòu)成一臺自耦變壓器。壓器。121(1)IIIIk1 122E IE I1 12 21 00WIWIWI111222

9、0WEUkWEU21IIk 1k 0I 不僅省了一個低壓繞組，而不僅省了一個低壓繞組，而且還保留的一個繞組之且還保留的一個繞組之 匝數(shù)部匝數(shù)部分通過的電流值小。用料減少，分通過的電流值小。用料減少，銅損耗減小，重量減輕，體積縮銅損耗減小，重量減輕，體積縮小。小。2 2、原理分析、原理分析總?cè)萘靠側(cè)萘浚? 1）優(yōu)點：）優(yōu)點： 當額定容量相同時，自耦變壓器與雙繞組變壓器相比，當額定容量相同時，自耦變壓器與雙繞組變壓器相比，其單位量所消耗的材料少、變壓器的體積小、造價低，其單位量所消耗的材料少、變壓器的體積小、造價低，而且銅耗和鐵耗也小，因而效率高。而且銅耗和鐵耗也小，因而效率高。（2 2）缺點：）

10、缺點： 由于自耦變壓器原、副邊繞組之間有直接電的聯(lián)系，由于自耦變壓器原、副邊繞組之間有直接電的聯(lián)系，高壓邊的高電位會傳導(dǎo)到低壓邊，因此低壓邊須用與高高壓邊的高電位會傳導(dǎo)到低壓邊，因此低壓邊須用與高壓邊同樣等級的絕緣和過壓安全保護裝置。三相自耦變壓邊同樣等級的絕緣和過壓安全保護裝置。三相自耦變壓器中性點必須可靠接地。否則當出現(xiàn)單相短路故障時，壓器中性點必須可靠接地。否則當出現(xiàn)單相短路故障時，另外兩相的低壓邊會引起過電壓，危及用電設(shè)備。另外兩相的低壓邊會引起過電壓，危及用電設(shè)備。 限制了自耦變壓器的使用范圍。限制了自耦變壓器的使用范圍。 電壓互感器和電流互感器又稱儀用互感器，是電力系電壓互感器和電

11、流互感器又稱儀用互感器，是電力系統(tǒng)中使用的測量設(shè)備，其工作原理與變壓器基本相同。使用互統(tǒng)中使用的測量設(shè)備，其工作原理與變壓器基本相同。使用互感器的目的是：感器的目的是：(1)(1)與小量程的標準化電壓表和電流表配合測量高電壓、大電與小量程的標準化電壓表和電流表配合測量高電壓、大電流；流；(2)(2)使測量回路與被測回路隔離，以保障工作使測量回路與被測回路隔離，以保障工作 人員和測試設(shè)備人員和測試設(shè)備的安全；的安全；(3)(3)為各類繼電保護和控制系統(tǒng)提供控制信號。為各類繼電保護和控制系統(tǒng)提供控制信號。忽略電阻漏抗時忽略電阻漏抗時測量誤差包括：數(shù)值誤差測量誤差包括：數(shù)值誤差 相相位誤差位誤差準確

12、級別：準確級別：0.10.1、0.20.2、0.50.5、1 1、3 31122EUkEU(1) 次級不能短路，次級不能短路，否則會產(chǎn)生很大的短路電流，否則會產(chǎn)生很大的短路電流， 燒壞電壓互感器。燒壞電壓互感器。(2) 初、次級安裝熔斷器。初、次級安裝熔斷器。(3) 注意安全，鐵心和次級繞組可靠接地。注意安全，鐵心和次級繞組可靠接地。忽略勵磁電流時：忽略勵磁電流時：測量誤差包括：數(shù)值誤差測量誤差包括：數(shù)值誤差 相位誤差相位誤差準確級別：準確級別：0.10.1、0.20.2、0.50.5、1 1、3 3、101021121IINNK 次級不能開路，次級不能開路，否則在次級端會產(chǎn)生很大的電壓否則在次級端會產(chǎn)生很大的電壓 造成危險造成危險。 次級安裝保護開關(guān)，不測量時次級閉路。次級安裝保護開關(guān)，不測量時次級閉路。 注意安全，鐵心和次級繞組可靠接地。注意安全，鐵心和次級繞組可靠接地。 外加電抗器式電焊變壓器是在一臺降壓變壓器外加電抗器式電焊變壓器是在一臺降壓變壓器的二次側(cè)輸出端再串接一臺可調(diào)電抗器組合而成，的二次側(cè)輸出端再串接一臺可調(diào)電抗器組合而成，如圖所示。如圖所示。為了調(diào)節(jié)二次側(cè)空