變壓器工作原理與應(yīng)用

變壓器工作原理首先強(qiáng)調(diào)一下紀(jì)律：1、手機(jī)調(diào)成振動(dòng)或靜音2、不大聲喧嘩或討論3、不遲到早退謝謝大家配合！2015年1月23日變壓器工作原理

變壓器及其工作原理

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或電信號(hào)的器件,它具有變壓、變流和變阻抗的作用。變壓器的種類很多,應(yīng)用十分廣泛。比如在電力系統(tǒng)中用電力變壓器把發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,到達(dá)目的地后再用變壓器把電壓降低以便用戶使用,以此減少傳輸過(guò)程中電能的損耗;在電子設(shè)備和儀器中常用小功率電源變壓器改變市電電壓,再通過(guò)整流和濾波,得到電路所需要的直流電壓;在放大電路中用耦合變壓器傳遞信號(hào)或進(jìn)行阻抗的匹配等等。變壓器雖然大小懸殊,用途各異,但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理卻是相同的。2023/2/1三相鋁線高壓邊額定電壓10kv額定容量1000kv·A變壓器型號(hào)：三相設(shè)計(jì)序號(hào)高壓邊額定電壓6kv額定容量1250kv·A變壓器型號(hào)：S9–

1250/6組合式冷卻方式高壓邊額定電壓35kv額定容量1600kv·A變壓器型號(hào)：Zb-F-1600/35變壓器工作原理例：SCB10型脫硫干式變壓器干式電力變壓器型號(hào)及含義SCB10—1600/6SC:三相固體成型（環(huán)氧樹(shù)脂）B:低壓箔式線圈10:設(shè)計(jì)序號(hào)1600kVA:額定容量6kV:額定高壓電壓變壓器工作原理

變壓器的銘牌參數(shù)：每臺(tái)變壓器都有一銘牌，上面標(biāo)注著型號(hào)、額定值及其它數(shù)據(jù)，便于用戶了解變壓器的運(yùn)行性能。電力變壓器產(chǎn)品型號(hào)SL7－315/10產(chǎn)品編號(hào)額定容量315kV·A使用條件戶外式額定電壓10000/400V冷卻條件ONAN額定電流18.2/454.7A短路電壓4%額定頻率50Hz器身吊重765kg相數(shù)三相油重380kg聯(lián)接組別Yyno總重1525kg制造廠生產(chǎn)日期圖1－4電力變壓器銘牌示意圖一次側(cè)與二次側(cè)電壓電流比U1U2=N1N2I1I2=N2N1一次側(cè)與二次側(cè)電壓比等于一次側(cè)與二次側(cè)繞組的匝數(shù)比即所繞的圈數(shù)比一次側(cè)與二次側(cè)電流比等于二次側(cè)與一次側(cè)繞組的匝數(shù)比即所繞的圈數(shù)反比根據(jù)此比例式子可以看出當(dāng)一次輸入電壓一定時(shí)，二次側(cè)的電壓或高或低，不滿足要求，設(shè)計(jì)時(shí)N2是不變的，N1有三個(gè)檔位可以調(diào)節(jié)，當(dāng)U2需要調(diào)大一點(diǎn)，只能N1變小一點(diǎn)。否則反之。2023/2/1二、儀用互感器

實(shí)現(xiàn)用低量程的電壓表測(cè)量高電壓。VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測(cè)電壓）（一）電壓互感器

2023/2/12）鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地，以防一次側(cè)高壓繞組絕緣損壞時(shí)，其帶上高電壓而觸電；3）電壓互感器有一定的額定容量，使用時(shí)不宜接過(guò)多的儀表，否則將影響互感器的準(zhǔn)確度。注意：1）二次繞組絕不允許短路，否則短路電流很大，將互感器燒壞。為此應(yīng)串聯(lián)熔斷器作短路保護(hù)；2023/2/1（二）電流互感器

實(shí)現(xiàn)用低量程的電流表測(cè)量大電流。（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2被測(cè)電流=電流表讀數(shù)N2/N12023/2/1注意：1）二次繞組絕不許開(kāi)路，否則一次繞組中流過(guò)的大電流使鐵心過(guò)熱而燒壞繞組絕緣； 二次繞組中因匝數(shù)很多，將產(chǎn)生高電壓，可能將絕緣擊穿，危及安全。

2）在運(yùn)行中若要拆下電流表，應(yīng)先將二次繞組短路后再進(jìn)行。

3）鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地，以免絕緣損壞時(shí)，高壓側(cè)電壓傳到低壓側(cè)，危及儀表及人身安全。

4）電流表內(nèi)阻抗應(yīng)很小，否則影響測(cè)量精度。變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義定義：變壓器二次繞組短接，一次繞組通額定電流（此時(shí)二次短接電流也達(dá)到二次額定電流），在一次側(cè)施加的電壓稱阻抗電壓Uz，通常以百分?jǐn)?shù)表示。阻抗電壓百分?jǐn)?shù)Uz（%）=Uz/UNХ100%。阻抗電壓Uz大小與變壓器成本、性能及一二次繞組結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電質(zhì)量有關(guān)。阻抗電壓大，承受動(dòng)穩(wěn)定能力強(qiáng)，但負(fù)載損耗大。為了便于設(shè)計(jì)線路上繼電保護(hù)裝置，Uz是固定的，不得任意更改。阻抗電壓變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義即變壓器在短路試驗(yàn)狀態(tài)下從電源吸收的功率。即將變壓器一組線圈短接，另一組線圈施加阻抗電壓（使線圈產(chǎn)生額定電流），此時(shí)從電源線圈上所接的功率表上測(cè)出的功率，即為負(fù)載損耗。負(fù)載損耗主要是線圈導(dǎo)線的電阻損耗，線圈的附加損耗（包括導(dǎo)線的渦流損耗和不完全換位損耗），引線損耗及鋼鐵結(jié)構(gòu)中的雜散損耗。當(dāng)負(fù)載損耗計(jì)算值太小時(shí)，會(huì)使變壓器體積和重量增大，從而使制造成本增大。負(fù)載損耗變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義空載損耗變壓器損耗=空載損耗+負(fù)載損耗各種型號(hào)的變壓器負(fù)載損耗相差不大，損耗的差別主要在于空載損耗，即鐵芯部分產(chǎn)生的損耗，因此改善鐵芯的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工藝水平尤為重要。鐵芯中的有功損耗。變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)含義空載運(yùn)行時(shí)所消耗的電流，它有兩個(gè)分量：有功分量和無(wú)功分量。有功分量：空載運(yùn)行時(shí)在一次線圈和鐵芯中產(chǎn)生有功損耗的電流無(wú)功分量：空載運(yùn)行時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流從安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行上看，空載電流越小越好。隨著鐵芯結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和硅鋼片性能的改善，空載電流趨于下降。空載電流2023/2/1

解：變壓比K=N1/N2=800/200=4

副邊電壓U2=U1/K=220/4=55V

原邊電流I1=I2/K=8/4=2A

輸入功率S1=U1I1=440V·A

輸出功率S2=U2I2=440V·A

可見(jiàn)當(dāng)變壓器的功率損耗忽略不計(jì)時(shí)，輸入功率與輸出功率相等，這符合能量守恒定律。例1

已知一變壓器N1=800，N2=200，U1=220V，I2=8A，負(fù)載為純電阻，忽略變壓器的漏磁和損耗，求變壓器的副邊電壓U2，原邊電流I1，輸入和輸出功率。變壓器三相繞組接線有兩種：1、星形聯(lián)結(jié)

星形聯(lián)結(jié)記作：“Y”或“y”2、三角形聯(lián)結(jié)

三角形聯(lián)結(jié)記作：“D”或“d”變壓器工作原理2023/2/1原邊：Y

YN

D(△)副邊：yynd

星形三角形各種連接組別適用范圍各種連接組別適用范圍1、Y，yn0

（1）三相負(fù)荷基本平衡，其低壓中性電流不至超過(guò)低壓繞組額定電流25%時(shí)。（2）供電系統(tǒng)中諧波干擾不嚴(yán)重時(shí)。（3）用于10kV配電系統(tǒng).2、Y，zn0

用于多雷地區(qū)

各種連接組別適用范圍3、D，yn11

（1）、由單相不平衡負(fù)荷引起的中性線電流超過(guò)變壓器低壓繞組額定電流25%時(shí)。（2）、供電系統(tǒng)中存在著較大的“諧波源”，3n次諧波電流比較突出時(shí)。（3）、用于10kV配電系統(tǒng)，需要提高低壓側(cè)單相接地故障保護(hù)靈敏度時(shí)。4、Y，d11

用于35kV配電系統(tǒng)

因此我們最常用的就是Yyn0和Dyn11這兩種聯(lián)結(jié)組別2023/2/1三相變壓器Yyn聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBbca+–+–+–+–2023/2/1三相變壓器YNd聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBabc+–+–+–GB:Yyn、Yd、YNd、Yy、YNy最常用的三種變壓器并列運(yùn)行條件1、電壓相同、變比相同。變比差值不超過(guò)0.5%2、連接組別相同。聯(lián)結(jié)方式、極性、相序必須相同3、阻抗電壓相等。差別不易超過(guò)10%4、容量差別不宜過(guò)大。不易超過(guò)3：1三、變壓器的并聯(lián)運(yùn)行3.1并聯(lián)運(yùn)行的理想條件并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：1.提高供電的可靠性；2.提高供電的經(jīng)濟(jì)性。并聯(lián)運(yùn)行是指將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。并聯(lián)運(yùn)行的理想情況是：1.空載時(shí)各變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流；2.負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等；3.負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載電流與總的負(fù)載電流同相位。為了達(dá)到上述理想運(yùn)行情況，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器需滿足以下條件：1.各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓分別相等，即變比相同；2.各變壓器的連接組別相同；3.各變壓器的短路阻抗（短路電壓）的標(biāo)么值相等，且短路阻抗角也相等。為了保證空載時(shí)環(huán)流不超過(guò)額定電流的10%，通常規(guī)定并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的變比差不大于1%。1.當(dāng)變壓器的變比不等時(shí)，在空載時(shí)，環(huán)流就存在。變比差越大，環(huán)流越大。由于變壓器的短路阻抗很小，即使變比差很小，也會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流的存在，既占用了變壓器的容量，又增加了變壓器的損耗，這是很不利的。2.連接組別不同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行連接組別不同時(shí)，二次側(cè)線電壓之間至少相差300，則二次線電壓差為線電壓的51.8%，由于變壓器的短路阻抗很小,這么大的電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會(huì)燒毀繞組，所連接組別不同絕不允許并聯(lián)。3.短路阻抗標(biāo)么值不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行由等效電路可知：等效電路如圖所示?？梢?jiàn)，各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載大小與其短路阻抗標(biāo)么值成反比。為了充分變壓器的容量，理想的負(fù)載分配，應(yīng)使各臺(tái)變壓器的負(fù)載系數(shù)相等，而且短路阻抗標(biāo)值相等。變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：在任何一臺(tái)變壓器不過(guò)負(fù)荷的情況下，變比不同和短路阻抗標(biāo)么值不等的變壓器可以并聯(lián)運(yùn)行。又規(guī)定：阻抗標(biāo)么值不等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高短路阻抗標(biāo)么值大的變壓器的二次電壓，以使并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的容量均能充分利用。為了使各臺(tái)變壓器所承擔(dān)的電流同相位，要求各變壓器的短路阻抗角相等。一般來(lái)說(shuō)，變壓器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的最大容量之比不超過(guò)3：1。變壓器工作原理額定容量SN：它是變壓器額定工作條件下輸出能力的保證值，是額定視在功率，單位有：伏安（V?A）或千伏安（kV?A）或兆伏安（MV?A）。一般容量在630kVA以下的為小型電力變壓器；800~6300kVA的為中型電力變壓器；8000~63000kVA為大型電力變壓器；

90000kVA及以上的為特大型電力變壓器；變壓器工作原理額定電壓U1N/U2N

均指線值電壓。原邊額定電壓U1N是指電源加在原繞組上的額定電壓；副邊額定電壓U2N是指原邊加額定電壓副邊空載時(shí)副繞組的端電壓，單位有：伏（V）或千伏（kV）。變壓器工作原理額定電流I1N/I2N

均指線值電流。原、副邊額定電流是指在額定容量和額定電壓時(shí)所長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流，單位有：安（A）

額定頻率fN

指工業(yè)用電頻率，我國(guó)規(guī)定為50Hz。變壓器工作原理變壓器的額定容量、額定電壓、額定電流之間的關(guān)系為：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳎喝嘧儔浩鳎鹤儔浩髦饕夹g(shù)數(shù)據(jù)含義變壓器額定容量

變壓器容量以視在功率S計(jì)算，變壓器額定容量等級(jí)為固定的S=√3UI由此公式可知，當(dāng)變壓的額定容量已知，想要知道一次側(cè)和二次側(cè)的電流，可由S=√3UI計(jì)算的出。比如容量500KVA的變壓器，一、二次側(cè)額定電流為：5001.732х10S1.732хU==28.868A5001.732х0.4

=721.71AI1=I2=2023/2/1變壓器的選用舉例：一小區(qū)有300戶居民，進(jìn)小區(qū)的額定電壓為10KV，請(qǐng)選擇合適的變壓器。結(jié)構(gòu)：干式的，可移動(dòng)組合式的額定容量：300*2000V·A=600KV·A額定電壓：10KV型號(hào)：Zb-F-630/10分為三相U，V，W，加零線給居民用電變壓器溫升過(guò)高的原因當(dāng)變壓器在負(fù)載正常和冷卻方式正常情況下，或負(fù)載不變，油溫不斷上升時(shí)，則視為變壓器內(nèi)部故障。油溫顯著上升的故障原因：（1）、變壓器一、二次繞組匝間或?qū)娱g短路。此時(shí)三相電壓和三相電流表現(xiàn)為不平衡。（2）、分接開(kāi)關(guān)故障：接觸不良、位置錯(cuò)誤、開(kāi)關(guān)燒毀、過(guò)電壓下短路，每次倒分接頭時(shí)至少轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)手柄10次以上，消除接觸部分氧化膜及油垢。（3）、鐵芯硅鋼片絕緣損壞。（4）、過(guò)載。變壓器缺油的危害油位過(guò)低時(shí)，氣體繼電器動(dòng)作。油位過(guò)低時(shí)，變壓器繞組暴露出油面，溫度升高，繞組接觸空氣，吸收空氣中的潮氣，降低絕緣水平，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致變壓器燒毀。變壓器的安裝變壓器安裝分室外安裝和室內(nèi)安裝，室外安裝有柱上安裝和地上安裝兩種安裝方式，地上安裝又有地上變臺(tái)安裝（安裝在水泥臺(tái)上）和箱變兩種形式。變壓器容量在315KVA及以下可采用柱上安裝方式