第三變壓器學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第三第三(d sn) 變壓器變壓器第一頁，共35頁。2電源(dinyun)變壓器電力(dinl)變壓器控制(kngzh)變壓器接觸調(diào)壓器三相干式變壓器第1頁/共34頁第二頁，共35頁。3三、變壓器的結(jié)構(gòu)(jigu)簡介鐵心變壓器中主要的磁路部分(b fen)，分為鐵心柱與鐵軛兩部分(b fen)。 單相芯式變壓器1鐵心柱 2鐵軛3高壓線圈 4低壓線圈三相芯式變壓器1鐵心柱 2鐵軛3高壓線圈 4低壓線圈第2頁/共34頁第三頁，共35頁。4單相殼式變壓器1鐵心柱 2鐵軛 3繞組繞組變壓器中的電路(dinl)部分。 1低壓繞組 2高壓繞組交疊式繞組第3頁/共34頁第四頁，共35頁。5油浸式電

2、力變壓器1信號式溫度計2吸濕器3儲油柜4油位計5安全氣道6氣體(qt)繼電器7高壓套管8低壓套管9分接開關(guān)10油箱11鐵心12線圈13放油閥門第4頁/共34頁第五頁，共35頁。6變壓器的額定值額定容量(rngling)為變壓器的視在功率（用SN 表示，單位 kVA ，VA）額定電壓(diny)（一次和二次繞組上分別為U1N 和U2N ，單位V, kV）額定電流（一次和二次繞組(roz)上分別為I1N 和I2N ，單位 A , kA）單相變壓器N2N2N1N1NIUIUS三相變壓器N2N2N1N1N33IUIUS額定頻率fN 我國的規(guī)定為50Hz第5頁/共34頁第六頁，共35頁。7例3-1 有一

3、臺三相(sn xin)油浸自冷式鋁線電力變壓器，AkV160NSkV4 . 0/kV35/2NN1UU試求一次、二次繞組(roz)的額定電流。解：A64. 2A10353101603331NNN1USIA9 .230A104 . 03101603332NNN2USIY,y0聯(lián)結(jié)第6頁/共34頁第七頁，共35頁。8第二節(jié) 單相(dn xin)變壓器的空載運行一、空載運行時的物理(wl)情況變壓器匝數(shù)為N1的一次繞組加上交流電壓，變壓器匝數(shù)為N2的二次繞組開路，這種情況即為變壓器的空載(kn zi)運行。一次繞組和二次繞組的電動勢平衡方程式110 1110111dd()()ddui reei RN

4、Ntt 2022ddueNt 其中，i0 空載電流；u20 二次繞組的空載電壓；r1 一次繞組的電阻。 主磁通；1 一次繞組漏磁通。第7頁/共34頁第八頁，共35頁。91、感應(yīng)(gnyng)電動勢與主磁通空載運行時，忽略i1R1和e1 11eu sinmt 設(shè)：1111dsin(90 )sin(/2)dmmeNNtEtt 2222dsin(90 )sin(/2)dmmeNNtEtt 感應(yīng)(gnyng)電動勢e1 和e2 均滯后于 的電角度90，其有效值為mmmmfNfNNEE1111144. 42222mmmmfNfNNEE2222244. 42222E1和E2的相量表達(dá)式mfNE1144.

5、4 jmfNE2244. 4 j第8頁/共34頁第九頁，共35頁。102、空載(kn zi)電流空載電流包含兩個分量，一個是勵磁分量，作用是建立磁場，產(chǎn)生主磁通無功分量；另一個是鐵損耗分量，作用是供變壓器鐵心(ti xn)損耗有功分量。 性質(zhì)：由于空載電流的無功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以(suy)空載電流主要是感性無功性質(zhì)也稱勵磁電流；大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)I0%來表示：%100%N00III3、漏磁通和漏電抗漏電動勢E 1mIE1111jXmEI 漏電抗X1 是一次繞組的一個參數(shù)。第9頁/共34頁第十頁，共35頁。11二、空載(kn zi)運

6、行時的電動勢平衡方程式、相量圖及等效電路1111111()()j()mmmUI REEI RI XE 11111(jX )()()mmIREI ZE 220EU1(jX )mmmmmEI ZIR其中，Z 1 一次繞組漏阻抗 Zm 變壓器的勵磁(l c)阻抗 Xm 變壓器的勵磁(l c)電抗 Rm 變壓器的勵磁(l c)電阻并且有mmIEZ1FemmpRI22mmmXZR第10頁/共34頁第十一頁，共35頁。12mmmmZIZIEZIU1111)(第11頁/共34頁第十二頁，共35頁。13第三節(jié) 單相(dn xin)變壓器的基本方程式 變壓器一次側(cè)接在額定頻率(pnl)、額定電壓的交流電源上，二

7、次側(cè)接上負(fù)載的運行狀態(tài)，稱為負(fù)載運行。一、負(fù)載運行時的物理情況由于電源電壓恒定，即U1=常數(shù)，則E1常數(shù)，m常數(shù)。因此，達(dá)到新的電動勢平衡的條件是使一次繞組的電流增量所產(chǎn)生的磁動勢與二次繞組電流所產(chǎn)生的磁動勢相抵消，以維持主磁通基本不變，以及由主磁通所感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢基本不變。02211NINI2121INNI第12頁/共34頁第十三頁，共35頁。14二、負(fù)載運行(ynxng)時的基本方程式1、磁動勢平衡(pnghng)方程式2、電動勢平衡(pnghng) 方程式0)(22112211NINIININIm12211NININIm和漏電抗。分別為一次和二次繞組的漏阻抗、電阻121212ZZRRX

8、X、 、 、 、和mmZIE1111111111jUEI RI XEI Z 222222222jUEI RI XEI Z1212/EENNk第13頁/共34頁第十四頁，共35頁。15第四節(jié) 變壓器的等效電路及相量圖一、繞組(roz)歸算歸算：將變壓器的二次（或一次）繞組用另一個繞組來等效，同時(tngsh)，對該繞組的電磁量作相應(yīng)的變換，以保持兩側(cè)的電磁關(guān)系不變。歸算原則：1）保持二次側(cè)磁動勢不變；2）保持二次側(cè)各功率(gngl)或損耗不變。二次繞組歸算后，變壓器一次和二次繞組具有同樣的匝數(shù)，即（一）電動勢和電壓的歸算12NN 則221222ENNkENN22EkE 2020EkE 22UkU

9、 第14頁/共34頁第十五頁，共35頁。16（二）電流(dinli)的歸算22IIk （三）阻抗(zkng)的歸算阻抗歸算的原則：歸算前后(qinhu)電阻銅耗及漏感中無功功率不變。222222I RI R22222222IRRk RI 222222IXI X 22222222IXXk XI 歸算后變壓器負(fù)載運行時的基本方程式變?yōu)槿缦滦问剑簃III211111ZIEU2222ZIEU21EEmmZIE1第15頁/共34頁第十六頁，共35頁。17二 、等效電路右圖中，二次繞組(roz)各量均已經(jīng)歸算到一次繞組(roz)，即12NN 圖中a、b和c、d分別是等電位點，可連接起來而不改變(gibin

10、)運行情況。于是作出變壓器的T形等效電路。（由前述的基本方程式也可得出該等效電路）12EE第16頁/共34頁第十七頁，共35頁。18三 、相量圖 根據(jù)T形等效電路，可以(ky)畫出相應(yīng)的相量圖。四 、近似(jn s)等效電路圖 Rk、Xk和Zk分別稱為短路電阻、短路電抗(dinkng)和短路阻抗。第17頁/共34頁第十八頁，共35頁。19第五節(jié) 等效電路的參數(shù)(cnsh)測定一、空載(kn zi)試驗通過測量空載電流和一、二次電壓(diny)及空載功率來計算變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵耗和勵磁阻抗。變壓器空載運行時，可以認(rèn)為輸入功率p0完全用來抵償鐵耗。Fe0pp 從空載運行的等效電路得出2210

11、110()()mmUZRRXXImZZ 00mRR0mXX12UkU第18頁/共34頁第十九頁，共35頁。20二、負(fù)載(fzi)試驗 （又稱短路試驗）通過測量短路電流(dinli)、短路電壓及短路功率來計算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。高壓側(cè)加電壓，低壓(dy)側(cè)短路；由于外加電壓很小，主磁通很少，鐵損耗很少，忽略鐵損。kkkUZI2kkkpRI222Cu1122kkkpI RpI RI R22kkkXZR折算到75時的數(shù)值075 C075kkTRRT2275 C75 CkkkZRX第19頁/共34頁第二十頁，共35頁。21標(biāo)么值,就是指某一物理量的實際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比

12、值（通常以額定值為基準(zhǔn)值）,即基準(zhǔn)值實際值標(biāo)么值 阻抗電壓(diny)(原稱短路電壓(diny) 負(fù)載試驗時，當(dāng)繞組中電流達(dá)到額定值，加在一次繞組上的短路電壓(diny)。用一次側(cè)額定電壓(diny)的百分值表示。1N175 C1N1N%100%100%kkkI ZUuUU阻抗電壓的標(biāo)么值1N*175 C75 C75 C1N1N1N1NN/kkkkkkI ZZZUuZUUUIZ*kZ其中,為短路阻抗的相對值第20頁/共34頁第二十一頁，共35頁。22第六節(jié) 三相(sn xin)變壓器一、三相(sn xin)變壓器的電路系統(tǒng) 聯(lián)結(jié)組1、聯(lián)結(jié)(linji)法a)星形聯(lián)結(jié)b)三角形聯(lián)結(jié)2、聯(lián)結(jié)組a)

13、I/I-0聯(lián)結(jié)組b)I/I-6聯(lián)結(jié)組第21頁/共34頁第二十二頁，共35頁。23Y y0 聯(lián)結(jié)組Yd11 聯(lián)結(jié)組第22頁/共34頁第二十三頁，共35頁。24二、三相變壓器的磁路(c l)系統(tǒng) 鐵心的結(jié)構(gòu)形式a)單相芯式鐵心(ti xn)的合并 b)鐵心(ti xn)的演變 c)三相芯式鐵心(ti xn) 第23頁/共34頁第二十四頁，共35頁。25 不考慮鐵耗時勵磁電流波形確定三、三相(sn xin)變壓器的電路系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)對電動勢波形影響勵磁電流中無三次諧波的主磁通波形第24頁/共34頁第二十五頁，共35頁。26 三相芯式變壓器中三次諧波磁通的路徑三相變壓器繞組Y, d聯(lián)結(jié)時，電流I23的

14、作用第25頁/共34頁第二十六頁，共35頁。27第七節(jié) 變壓器的穩(wěn)態(tài)運行(ynxng)1、變壓器的電壓(diny)調(diào)整率變壓器二次側(cè)的端電壓隨負(fù)載變化的程度用電壓調(diào)整率u來表示。電壓調(diào)整率u規(guī)定為：一次側(cè)加額定負(fù)載電壓、負(fù)載功率因數(shù)(n l yn sh)為一定值，空載與負(fù)載時二次側(cè)端電壓之差，用二次側(cè)額定電壓的百分值表示，即%100%100%100N12N1N22N2N2220UUUUUUUUUu 變壓器的近似等效電路相量圖第26頁/共34頁第二十七頁，共35頁。28電壓變化率是表征變壓器運行性能的重要指標(biāo)之一,它大小反映(fnyng)了供電電壓的穩(wěn)定性。1N21N21Ncossin100%k

15、kIRIXuU 式中 N11/ II為負(fù)載系數(shù) 可見，電壓(diny)變化率的大小與負(fù)載大小、性質(zhì)及變壓器的本身參數(shù)有關(guān)。當(dāng)I2=I2N, =1時)(2fu第27頁/共34頁第二十八頁，共35頁。292、變壓器的效率(xio l)變壓器的損耗主要是鐵耗和銅耗兩種。鐵耗包括基本鐵耗和附加(fji)鐵耗?；捐F耗為磁滯損耗和渦流損耗。附加(fji)損耗包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。鐵耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負(fù)載大小基本無關(guān)，故也稱為不變損耗。 銅耗也分基本銅耗和附加銅耗。基本銅耗是在電流(dinli)在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗包括因

16、集膚效應(yīng)引起的損耗以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅耗大小與負(fù)載電流(dinli)平方成正比，故也稱為可變損耗。 變壓器的效率也是指其輸出的有功功率與輸入的有功功率之比，用百分值表示。%10012PP第28頁/共34頁第二十九頁，共35頁。30式中%100)1 (%100)1 (%100%100211112pPpPpPpPPPCuFeppp第29頁/共34頁第三十頁，共35頁。31第八節(jié) 自耦變壓器與互感器一、自耦變壓器 自耦變壓器僅有一個繞組，其一次、二次繞組之間既有磁的耦合，又有電的聯(lián)系。1、工作(gngzu)原理 實質(zhì)上，自耦變壓器就是利用一個繞組抽頭的辦法來實現(xiàn)(shxin)改變電壓的一種變壓器。額定容量2N2NN11NNIUIUS電壓比12121N2NkNNE EUU在不計勵磁電流的條件下1N2NIIk 122N1 1Ik I第30頁/共34頁第三十一頁，共35頁。322、容量(rngling)關(guān)系1N2N12N2N1122N2N2N1N1N)(IUIUIIUIUIU 自耦變壓器的通過容量有兩部分組成：一部分是通過繞組公共部分的電磁感應(yīng)作用，由一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的電磁容量 ； 另一部分是通過繞組串聯(lián)部分的電流直接傳導(dǎo)到負(fù)載的傳導(dǎo)容量122NIU1N2NIU3、自耦變壓器的優(yōu)缺點優(yōu)點(yudin)：效率高、用料省、重量輕、體積小。缺點：當(dāng)變比K 較大