《電機(jī)與電氣控制技術(shù)》 課件 第0、1章 緒論、變壓器

緒論緒論與電工基本定律定則目錄CONTENTS01緒論02電工基本定律03電工基本定則201緒論1.1電機(jī)的定義電機(jī)：依據(jù)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和信號傳遞與轉(zhuǎn)換的裝置什么是電機(jī)？電機(jī)：依據(jù)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和信號傳遞與轉(zhuǎn)換的裝置泛指所有實(shí)施電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的機(jī)械或裝置泛指所有實(shí)施電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的機(jī)械或裝置41.2電機(jī)的分類按功能分類

發(fā)電機(jī)：電動機(jī)：變壓器、變流器、變頻器、移相器：控制電機(jī)：由原動機(jī)拖動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動電力機(jī)械分別用于改變電壓、電流、頻率和相位進(jìn)行信號的傳遞和轉(zhuǎn)換，控制系統(tǒng)中的執(zhí)行、檢測或解算元件電機(jī)1.2電機(jī)的分類按運(yùn)動方式分類異步電機(jī)同步電機(jī)靜止-變壓器旋轉(zhuǎn)電機(jī)交流電機(jī)直流電機(jī)：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電機(jī)1.3電機(jī)的應(yīng)用電能的生產(chǎn)、傳輸和分配71.3電機(jī)的應(yīng)用3工業(yè)企業(yè)和日常生活81.3電機(jī)的應(yīng)用自動控制系統(tǒng)和智能裝置91.4電機(jī)的作用

電機(jī)電能的生產(chǎn)、傳輸和分配控制系統(tǒng)和智能化裝置的重要元件驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械和裝置發(fā)電機(jī)、變壓器電動機(jī)控制電機(jī)1.5電氣控制技術(shù)的發(fā)展11主要發(fā)展階段手動控制繼電器—接觸器為主的非連續(xù)控制連續(xù)的自動控制繼電器—觸發(fā)器為主順序控制可編程序控制器（PC）一般數(shù)控機(jī)床加工中心(MC)

自適應(yīng)控制(AC)計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)(DNC)柔性制造系統(tǒng)（FMS）無人自動化工廠（FM）121.5電氣控制技術(shù)的發(fā)展1在控制原理上：硬件軟件；2在控制方法上：手動控制自動控制；3在控制功能上：簡單復(fù)雜；4在操作上：緊張、繁重輕巧自如；1.5電氣控制技術(shù)的發(fā)展由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的啟動、停止、有級調(diào)速等控制。斷續(xù)控制：輸入、輸出信號只有通和斷兩種狀態(tài)，不能連續(xù)反映信號的變化。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)。早期：繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的啟動、停止、有級調(diào)速等控制。斷續(xù)控制：輸入、輸出信號只有通和斷兩種狀態(tài)，不能連續(xù)反映信號的變化。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)。131.6學(xué)什么變壓器直流電機(jī)三相異步電動機(jī)送料小車自動往返控制14logo1.7如何學(xué)認(rèn)結(jié)構(gòu)知原理析過程熟操作1502電工基本定律2.1電路歐姆定律流過電阻R的電流I大小與電阻兩端的電壓U成正比，與電阻R的大小成反比流過阻抗Z的電流i大小與阻抗兩端的電壓u成正比，與阻抗Z的大小成反比

2.2磁路歐姆定律在無分支的磁路中，磁通Φ與磁動勢F大小成正比，與磁路中的總磁阻的大小成反比，即有

式中，F(xiàn)稱為磁動勢，又稱磁通勢，簡稱磁勢Rm稱為磁阻，表示磁路對磁通的阻礙作用

2.2磁路歐姆定律磁路電路圖形結(jié)構(gòu)對應(yīng)物理量磁動勢F磁通φ磁阻Rm電動勢E電流I電阻R表達(dá)式結(jié)論磁動勢是磁通產(chǎn)生的原因電動勢是電流產(chǎn)生的原因磁路與電路對照IN+_EURI2.3楞次定律當(dāng)通過線圈中的磁通發(fā)生變化時(shí)，在線圈內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e,而感應(yīng)電動勢e的方向總是企圖使它所形成的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通阻止原磁通的變化。圖0-5(a)和(b)分別表示當(dāng)線圈中的磁通增加時(shí)和減少時(shí)在線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e的方向。03電工基本定則3.1右手螺旋定則（安培定則）(1)通電直導(dǎo)線中的安培定則（安培定則一）：用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。直線電流安培定則3.1右手螺旋定則（安培定則）(2)通電螺線管中的安培定則（安培定則二）：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁場方向。螺線管安培定則N極S極3.2電動機(jī)左手定則左手平展，讓磁感線穿過手心，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把左手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，手心面向N極，四指指向電流所指方向，則大拇指的方向就是導(dǎo)體受力的方向。主要用來判斷力的方向，包括洛倫茲力和安培力3.3發(fā)電機(jī)右手定則右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)。把右手放入磁場中，若磁感線垂直進(jìn)入手心（當(dāng)磁感線為直線時(shí)，相當(dāng)于手心面向N極），大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動方向（v的方向），則四指所指方向?yàn)閷?dǎo)線中感應(yīng)電流（感生電動勢）的方向。主要用來判斷感應(yīng)電流或者感應(yīng)電動勢方向謝謝！第一章

變壓器第一節(jié)：變壓器的用途及分類目錄CONTENTS01變壓器的用途02變壓器的分類2801變壓器的用途一、變壓器的用途定義：變壓器是一種常見的靜止電氣設(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理，將某一數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓。變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一。發(fā)電廠(站)發(fā)出的電能經(jīng)升壓變壓器升壓后，再經(jīng)過高壓輸電線路遠(yuǎn)距離輸送到用電區(qū)域，然后通過降壓變壓器將電壓降到一定數(shù)值(通常為35kV或10kV),再用配電變壓器將電壓降為用戶所需的電壓等級(通常為380V或220V),給用戶供電。30變壓器的用途在城市道路兩側(cè)，隔一定距離就可見到安裝在電桿上的變壓器臺實(shí)物，如圖1-1所示，或者是安置在人行道旁空地上形如鐵柜或房屋的電氣設(shè)備，這就是三相電力變壓器——箱式變壓器，如圖1-2所示。變壓器不僅對電力系統(tǒng)中電能的傳輸、分配和安全使用具有重要意義，而且廣泛用于電氣控制、電子技術(shù)、測試技術(shù)及焊接技術(shù)等領(lǐng)域。由于變壓器用途廣泛，因而其種類繁多。容量小的只有幾伏安，大的可達(dá)數(shù)十萬伏安。電壓低的只有幾伏，高的可達(dá)幾十萬伏。不同種類變壓器的結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，然而其基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)是一致的。31一、變壓器的用途電能的傳輸、分配與使用一、變壓器的用途用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓隨身聽3V機(jī)床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機(jī)充電器4.2V4.4V5.3V黑白電視機(jī)顯像管幾萬伏錄音機(jī)6V9V12V彩色電視機(jī)顯像管十幾萬伏從以上表格可以看出，各類用電器額定電壓往往不同，可我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V，那這些電器如何正常工作呢？一、變壓器的用途作用：變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制造的靜止電氣設(shè)備，將某一數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，具有變電壓、變電流和變阻抗的作用。用途：主要用于輸配電系統(tǒng)，而且還廣泛應(yīng)用于電氣控制領(lǐng)域、電子技術(shù)領(lǐng)域，測試技術(shù)領(lǐng)域以及焊接技術(shù)領(lǐng)域等。02變壓器的分類二、變壓器的分類（1）電力變壓器

用作電能的輸送與分配配電變壓器升壓變壓器降壓變壓器1.按用途分類二、變壓器的分類按用途分類特種變壓器在特殊場合使用的變壓器，如作為：焊接電源的電焊變壓器；專供大功率電爐使用的電爐變壓器；將交流電整流成直流電時(shí)使用的整流變壓器等。二、變壓器的分類（3）儀用互感器

用于電工測量中，如電流互感器、電壓互感器等。（4）控制變壓器

容量一般比較小，用于小功率電源系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。（5）其他變壓器

如高壓變壓器、調(diào)壓變壓器；脈沖變壓器試驗(yàn)、儀用等變壓器1.按用途分類二、變壓器的分類疊片式鐵心、卷制式鐵心、非晶合金鐵心。3.按鐵心結(jié)構(gòu)分類有單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。4.按相數(shù)分類雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器等。2.按繞組構(gòu)成分類二、變壓器的分類有干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器、充氣式變壓器等。干式變壓器油浸式變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)電力變壓器5.按冷卻方式分類謝謝！第一章

變壓器第二節(jié)：單相變壓器的運(yùn)行原理目錄CONTENTS01變壓器的基本工作原理02變壓器的空載運(yùn)行03變壓器的負(fù)載特性04變壓器的阻抗變換43

變壓器是一種能變換電壓、變換電流、變換阻抗的“靜止”電氣設(shè)備。變壓器在傳遞電能的過程中頻率不變。一、變壓器的基本基本原理回顧：中學(xué)階段的變壓器？

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，圖1-4所示為其工作原理示意圖。變壓器的主要部件是鐵芯和繞組。單相變壓器由一個(gè)閉合的鐵芯和套在其上的兩個(gè)繞組構(gòu)成。這兩個(gè)繞組彼此絕緣，同心套在一個(gè)鐵芯柱上，但是為了分析問題的方便，我們將這兩個(gè)繞組畫在鐵芯柱兩側(cè)上，其中，與電源連接的繞組稱為一次繞組，也稱原繞組或初級繞組，匝數(shù)為N?;與負(fù)載連接的繞組稱為二次繞組，也稱副繞組或次級繞組，匝數(shù)為N?。我們在表示一次繞組電磁量的符號右下角加標(biāo)號“1”,在表示二次繞組電磁量的符號右下角加標(biāo)號“2”,以便于區(qū)別。例如，ui、ei、i,分別表示一次繞組的電壓、感應(yīng)電動勢、電流；u?、e?、i?分別表示二次繞組的電壓、感應(yīng)電動勢、電流。一、變壓器的基本基本原理一、變壓器的基本基本原理一次繞組加上交流電壓u后，繞組中便有交流電流i?通過，i?將在鐵芯中產(chǎn)生與u?同頻率的交變磁通史，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，將分別在兩個(gè)繞組中感應(yīng)出電動勢ei和ez,即由于變壓器在交流電源上工作，因此通過變壓器中的電壓、電流、磁通及電動勢的大小和方向均隨時(shí)間在不斷地變化，為了正確地表示它們之間的相位關(guān)系，必須首先規(guī)定它們的參考方向。按照“電工慣例”規(guī)定參考方向：（1）電壓的參考方向：在同一支路中，電壓的參考方向與電流的參考方向一致。（2）磁通的參考方向：磁通的參考方向與電流的參考方向之間符合右手螺旋定則。（3）感應(yīng)電動勢的參考方向：由交變磁通Ф產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e，其參考方向與產(chǎn)生該磁通的電流參考方向一致（即感應(yīng)電動勢e與產(chǎn)生它的磁通

Ф之間符合右手螺旋定則）。參考方向的規(guī)定按此參考方向列出的電磁感應(yīng)定律方程：一、變壓器的基本基本原理二、變壓器空載運(yùn)行空載運(yùn)行時(shí)各物理量正方向的規(guī)定二次繞組開路1.感應(yīng)電動勢和變比設(shè)Φ＝Φmsinωte滯后于Φ900結(jié)論：二、變壓器空載運(yùn)行2.有效值：E1=4.44fN1ФmE2=4.44fN2Фm略去一次繞組中的阻抗不計(jì)U1≈E1＝4.44fN1Фm

U2＝E2=4.44fN2Фm

變壓比，簡稱變比U1恒定時(shí)，變壓器鐵心中的磁通Фm基本上保持不變二、變壓器空載運(yùn)行3.變壓器的空載電流和空載損耗二、變壓器空載運(yùn)行3.變壓器的空載電流和空載損耗空載損耗絕大部分是鐵心損耗P0，即磁滯損耗與渦流損耗，只有極少部分是一次繞組電阻上的銅損耗I02R

。可認(rèn)為變壓器的空載損耗就是變壓器的鐵心損耗

二、變壓器空載運(yùn)行

例1—1：低壓照明變壓器一次繞組匝數(shù)N1＝660匝，一次繞組電壓Ul＝220V，現(xiàn)要求二次繞組輸出電壓U2＝36V，求二次繞組匝數(shù)N2及變比Ku解：降壓變壓器：Ku>1升壓變壓器:Ku<1二、變壓器空載運(yùn)行單相變壓器負(fù)載運(yùn)行二次繞組中有電流一次繞組中電流變?yōu)閕1

三、變壓器負(fù)載運(yùn)行變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁通勢平衡方程式:因?yàn)殡娫措妷翰蛔?，故?fù)載時(shí)的磁勢和空載時(shí)相同：N1I1≈N2I2忽略I0:變壓器的變流比變壓器的高壓繞組匝數(shù)多，而通過的電流小，因此繞組所用的導(dǎo)線細(xì)；反之低壓繞組匝數(shù)少，通過的電流大，所用的導(dǎo)線較粗。結(jié)論：三、變壓器負(fù)載運(yùn)行相當(dāng)于直接接在一次繞組上的等效阻抗四、變壓器的阻抗變換輸出變壓器、線間變壓器阻抗匹配作用：如使音響設(shè)備輸出的阻抗與揚(yáng)聲器的阻抗盡量相等，以獲得最大的輸出功率。四、變壓器的阻抗變換例1—2：某晶體管收音機(jī)輸出電路的輸出阻抗為Z/=392Ω，接入的揚(yáng)聲器阻抗為Z=8Ω，現(xiàn)加接一個(gè)輸出變壓器使兩者實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，求該變壓器的變比K；若該變壓器一次繞組匝數(shù)N1=560匝，問二次繞組匝數(shù)N2為多少?解：四、變壓器的阻抗變換謝謝！第三節(jié)：單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)第一章

變壓器目錄CONTENTS01鐵芯02繞組6101鐵芯單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)接在單相交流電源上，用來改變單相交流電壓的變壓器稱單相變壓器，它主要由鐵芯和繞組兩部分組成，其外形如圖1-10所示。心式變壓器殼式變壓器C型變壓器

鐵芯構(gòu)成變壓器的磁路系統(tǒng)，并作為變壓器的機(jī)械骨架。鐵芯由鐵芯柱和鐵軛兩部分組成，單相變壓器的鐵芯可分為疊片式和卷制式兩種，如圖1-11所示。鐵芯柱上套裝變壓器繞組，鐵軛起連接鐵芯柱使磁路閉合的作用。對鐵芯的要求是導(dǎo)磁性能要好，磁滯損耗及渦流損耗要盡量小，因此均采用0.3～0.35mm厚的硅鋼片制作。以前曾用熱軋硅鋼片制作鐵芯，但由于其磁滯及渦流損耗大，已被淘汰。目前國產(chǎn)硅鋼片均為冷軋無取向硅鋼片和冷軋晶粒取向硅鋼片。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前已開始采用鐵基、鐵鎳基、鈷基等非晶帶材料來制作變壓器的鐵芯，該類鐵芯具有體積小、效率高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，極有發(fā)展前途。一、鐵芯單相變壓器的結(jié)構(gòu)心式變壓器殼式變壓器按鐵心結(jié)構(gòu)不同可分疊片式和卷制式兩種一、鐵芯二、繞組1.繞組的作用及材料變壓器的線圈通常稱為繞組，它是變壓器中的電路部分，小變壓器的繞組一般用具有絕緣的漆包圓銅線繞制而成，容量稍大的變壓器的繞組則用扁銅線或扁鋁線繞制而成。2.繞組的結(jié)構(gòu)在變壓器中，接到高壓電網(wǎng)的繞組稱高壓繞組，接到低壓電網(wǎng)的繞組稱為低壓繞組。按高壓繞組和低壓繞組的相互位置和形狀的不同，繞組可分為同心式和交疊式兩種。同心式繞組是將高、低壓繞組同心地套裝在鐵芯柱上，圖1-10所示的均為同心式繞組。交疊式繞組又稱餅式繞組，它是將高、低壓繞組分成若干個(gè)線餅，沿著鐵芯柱的高度方向交替排列，一般用得很少。66變壓器線圈通稱繞組，是變壓器的電路部分，小變壓器一般用具有絕緣的漆包圓銅線繞成。接高壓電網(wǎng)的稱高壓繞組，接低壓部分的稱低壓繞組。小變壓器的繞組一般采用將高壓繞組和低壓繞組同心套裝在鐵心柱上的同心式繞組

二、繞組謝謝！第四節(jié)：三相電力變壓器第一章

變壓器目錄CONTENTS01三相電力變壓器的用途02三相電力變壓器的結(jié)構(gòu)03三相電力變壓器損耗及效率04三相變壓器外特性及電壓變化率70一、三相電力變壓器的用途圖1-12電力輸送過程示意圖

案例：電能的產(chǎn)生、輸送與分配一、三相電力變壓器的用途變壓器最主要的用途是在輸電、配電技術(shù)領(lǐng)域。目前世界各國使用的電能基本上均是由各類(火力、水力、太陽能、風(fēng)能、核能等)發(fā)電站發(fā)出的三相交流電能，發(fā)電站一般均建在能源產(chǎn)地，江邊、海邊或遠(yuǎn)離城市的地區(qū)，因此，它所發(fā)出的電能在向用戶輸送的過程中，通常需用很長的輸電線。根據(jù)P=√3UIcosφ,在輸送功率P和負(fù)載的功率因數(shù)cosφ一定時(shí)，輸電線路上的電壓U越高，則輸電線路中的電流I就越小。這不僅可以減小輸電線的截面積，節(jié)約導(dǎo)體材料，還可以減小輸電線路的功率損耗。因此目前世界各國在電能的輸送與分配方面都朝建立高電壓、大功率的電力網(wǎng)系統(tǒng)方向發(fā)展，以便集中輸送、統(tǒng)一調(diào)度與分配電能。這就促使輸電線路的電壓由高壓(110～220kV)向超高壓(330～750kV)和特高壓(750kV以上)不斷升級。目前我國高壓輸電的電壓等級有交流110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV,直流±500kV、士800kV、士1000kV。發(fā)電機(jī)本身由于其結(jié)構(gòu)及所用絕緣材料的限制，不可能直接發(fā)出這樣的高壓，因此在輸電時(shí)必須首先通過升壓變電站，利用變壓器將電壓升高，其過程如圖1-12上部所示。一、三相電力變壓器的用途高壓電能輸送到用電區(qū)后，為了保證用電安全和符合用電設(shè)備的電壓等級要求，還必須通過各級降壓變電站，利用變壓器將電壓降低。例如，工廠輸電線路，高壓為110kV、35kV、10kV等，低壓為380V、220V等。圖1-12所示為三相電力系統(tǒng)輸送示意圖。綜上所述，變壓器是輸電、配電系統(tǒng)中不可缺少的重要電氣設(shè)備，從發(fā)電廠發(fā)出的電能經(jīng)升壓變壓器升壓，輸送到用戶區(qū)后，再經(jīng)降壓變壓器降壓供電給用戶，一般是經(jīng)過5～7次變壓器的升降壓。根據(jù)最近的資料顯示，1kW的發(fā)電設(shè)備需4～5kV·A變壓器容量與之配套，由此可見，在電力系統(tǒng)中，變壓器是容量最多最大的電氣設(shè)備。二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)二、變壓器（油浸式）器身鐵心繞組引線（包括調(diào)壓裝置、引線夾件等）絕緣附件（包括油枕、油門閘閥等）油箱本體油箱冷卻裝置（包括散熱器、風(fēng)扇、油泵等）保護(hù)裝置（包括防爆閥、氣體繼電器、測溫元件、呼吸器等）出線裝置（包括套管等）1.鐵芯構(gòu)成變壓器磁路系統(tǒng)，并作為變壓器的機(jī)械骨架0.35mm厚的硅鋼片，減小鐵耗。國產(chǎn)硅鋼片有熱軋硅鋼片、冷軋無取向硅鋼片、冷軋晶粒取向硅鋼片二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)心式變壓器殼式變壓器二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)單相小容量變壓器鐵心形式為了減小鐵心磁路的磁阻以減小鐵心損耗，要求鐵心裝配時(shí)，接縫處的空氣隙應(yīng)越小越好。二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)2.變壓器繞組

變壓器中的電路部分，小型變壓器一般用具有絕緣的漆包圓銅線繞制而成，對容量稍大的變壓器則用扁銅線或扁鋁線繞制。(1)．同心式繞組高、低壓繞組同心地套裝在鐵心柱上。為了便于與鐵心絕緣，把低壓繞組套裝在里面，高壓繞組套裝在外面。按其繞制方法的不同又可分為圓筒式、螺旋式和連續(xù)式

二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)(2)．交疊式繞組將繞組分成若干個(gè)線餅交替排列又稱餅式繞組漏抗小、機(jī)械強(qiáng)度高、引線方便。主要用在低電壓、大電流的變壓器上，如容量較大的電爐變壓器、電阻電焊機(jī)（如點(diǎn)焊、滾焊和對焊電焊機(jī)）變壓器等。優(yōu)點(diǎn):二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)油箱和冷卻裝置由于三相變壓器主要用于電力系統(tǒng)進(jìn)行電壓等級的變換，因此其容量都比較大，電壓也比較高。目前，國產(chǎn)的高電壓、大容量三相電力變壓器OSFPSZ-360

000/500已批量生產(chǎn)（容量為36萬kV·A，電壓為500kV，每臺變壓器重量達(dá)到250t）。為了鐵芯和繞組的散熱和絕緣，均將其置于絕緣的變壓器油內(nèi)，而油則盛放在油箱內(nèi)。為了增加散熱面積，一般在油箱四周加裝散熱裝置，老型號電力變壓器采用在油箱四周加焊扁形散熱油管，新型電力變壓器以采用片式散熱器散熱為多。容量大于10

000kV·A的電力變壓器，采用風(fēng)吹冷卻或強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻裝置。由于三相變壓器主要用于電力系統(tǒng)進(jìn)行電壓等級的變換，因此其容量都比較大，電壓也比較高。目前，國產(chǎn)的高電壓、大容量三相電力變壓器OSFPSZ-360

000/500已批量生產(chǎn)（容量為36萬kV·A，電壓為500kV，每臺變壓器重量達(dá)到250t）。為了鐵芯和繞組的散熱和絕緣，均將其置于絕緣的變壓器油內(nèi)，而油則盛放在油箱內(nèi)。為了增加散熱面積，一般在油箱四周加裝散熱裝置，老型號電力變壓器采用在油箱四周加焊扁形散熱油管，新型電力變壓器以采用片式散熱器散熱為多。容量大于10

000kV·A的電力變壓器，采用風(fēng)吹冷卻或強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻裝置。二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)4.其他附屬設(shè)備（1）防爆管(安全氣道)

裝在油箱頂部，它是一個(gè)長的圓形鋼筒，上端用酚醛紙板密封，下端與油箱連通。若變壓器發(fā)生故障，使油箱內(nèi)壓力驟增時(shí)，油流沖破酚醛紙板，以免造成變壓器箱體爆裂。近年來，國產(chǎn)電力變壓器已廣泛采用壓力釋放閥來取代防爆管

（2）絕緣套管絕緣套管裝置在變壓器油箱蓋上面，以確保變壓器的引出線與油箱絕緣。

（3）分接開關(guān)分接開關(guān)裝置在變壓器油箱蓋上面，通過調(diào)節(jié)分接開關(guān)來改變一次繞組的匝數(shù)，從而使二次繞組的輸出電壓可以調(diào)節(jié)，以避免二次繞組的輸出電壓因負(fù)載變化而過分偏離額定值。二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)5.銘牌變壓器的油箱表面都鑲嵌有銘牌，銘牌上標(biāo)明了變壓器的型號、額定數(shù)據(jù)及其他一些數(shù)據(jù)。二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)（1）型號5.銘牌二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)（2）額定電壓U1N和U2N

U1N：加在一次繞組上的正常工作電壓值。根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許發(fā)熱等條件規(guī)定U2N：變壓器空載時(shí)，高壓側(cè)加上額定電壓后，二次繞組兩端的電壓值。U2N不等于額定負(fù)載時(shí)的負(fù)載電壓。有一個(gè)電壓降使空載電壓大于負(fù)載電壓。額定電壓在三相變壓器中是指線電壓。5.銘牌二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)（3）額定電流I1N和I2N

根據(jù)變壓器容許發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流值。在三相變壓器中額定電流是指線電流。（4）額定容量SN

變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在功率，其單位為kV·A。單相變壓器的額定容量三相變壓器的額定容量5.銘牌二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)（5）阻抗電壓又稱為短路電壓。它標(biāo)志在額定電流時(shí)變壓器阻抗壓降的大小。通常用它與額定電壓U1N的百分比來表示。5.銘牌二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)6.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(1)三相變壓器一、二次繞組的連接方式

Y（高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)）、y（低壓繞組作星形聯(lián)結(jié)）；D（高壓繞組作三角形聯(lián)結(jié)）、d（低壓繞組作三角形聯(lián)結(jié)）；N（高壓繞組作星形聯(lián)結(jié)時(shí)的中性線）、n（低壓繞組作星形聯(lián)結(jié)時(shí)的中性線）。二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)(2)聯(lián)結(jié)組別表示方法：聯(lián)結(jié)組別是表示一次繞組線電壓與二次繞組線電壓之間的相位關(guān)系。一、二次繞組線電動勢的相位差總是300的整數(shù)倍。因此國際上規(guī)定，標(biāo)志三相變壓器一、二次繞組線電動勢的相位關(guān)系用時(shí)鐘表示法。時(shí)鐘表示法6.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)規(guī)定一次繞組線電勢為長針，永遠(yuǎn)指向鐘面上的“12”，二次繞組線電勢為短針，它指向鐘面上的哪個(gè)數(shù)字，該數(shù)字則為該三相變壓器聯(lián)結(jié)組別的標(biāo)號。(2)時(shí)鐘表示法的規(guī)定：標(biāo)號為31236.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)結(jié)論：Y,y0聯(lián)結(jié)組(3)Y，y聯(lián)結(jié)組6.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)

結(jié)論：Y,y6聯(lián)結(jié)組6.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)

結(jié)論：Y,d11聯(lián)結(jié)組(4)Y，d聯(lián)結(jié)組6.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)

結(jié)論：Y,d1聯(lián)結(jié)組Y，d聯(lián)結(jié)組6.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)為了制造及運(yùn)行方便的需要，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三相電力變壓器只采用五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組，即Y，yn0、YN，d11、YN，y0、Y，y0和Y，dll。常用，它用于容量不大的三相配電變壓器，低壓側(cè)電壓為400～230V，用以供給動力和照明的混合負(fù)載。一般這種變壓器的最大容量為1800kV·A，高壓側(cè)的額定電壓不超過35kVY，yn06.聯(lián)結(jié)組標(biāo)號二、三相油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)三、三相電力變壓器的損耗及效率P1=U1I1COSφ1P2=U2I2COSφ2損耗ΔP

＝P1-P2=Pcu+PFe1.鐵損耗PFe基本鐵損耗附加鐵損耗與U1有關(guān)，與負(fù)載電流無關(guān)，當(dāng)U1不變時(shí)，鐵耗基本不變。故鐵耗稱為不變損耗。2）銅損耗PCu基本銅損耗附加銅損耗電流在一次、二次繞組電阻上產(chǎn)生的損耗漏磁通產(chǎn)生的集膚效應(yīng)使電流在導(dǎo)體內(nèi)分布不均勻而產(chǎn)生的額外損耗銅損耗與負(fù)載電流的平方成正比，所以銅損耗又稱為“可變損耗”3）效率中小型電力變壓器效率在95％以上，大型電力變壓器效率可達(dá)99％以上.三、三相電力變壓器的損耗及效率例2－5：S9－500/10低損耗三相電力變壓器額定容量500kV·A，設(shè)功率因素為1,二次電壓U2N=400V，鐵損耗PFe=0.98KW，額定負(fù)載時(shí)銅損耗PCu＝4.1kW，求二次額定電流I2N及變壓器效率η。P2=SNCOSφ=500kW解：三、三相電力變壓器的損耗及效率4.效率特性效率η也隨負(fù)載電流I2的變化而變化的關(guān)系負(fù)載系數(shù)不變損耗等于可變損耗時(shí)，變壓器的效率最高。通常最高效率位于β=0.5∽0.6之間三、三相電力變壓器的損耗及效率四、三相電力變壓器外特性及電壓變化率外特性:一次繞組電壓U1和負(fù)載的功率因數(shù)cosφ2一定時(shí)，二次繞組電壓U2與負(fù)載電流I2的關(guān)系.滯后的無功電流產(chǎn)生去磁作用使電壓下降超前的無功電流產(chǎn)生增磁作用使電壓上升用標(biāo)么值表示，便于不同變壓器之間比較電壓變化率：用ΔU％來表示

二次側(cè)空載電壓額定負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓ΔU％反映供電電壓的穩(wěn)定性。ΔU％越小，說明變壓器二次繞組輸出的電壓越穩(wěn)定。常用變壓器ΔU％為3％～5％

四、三相電力變壓器外特性及電壓變化率例2—4：某臺供電電力變壓器將U1N=10000V的高壓降壓后對負(fù)載供電，要求該變壓器在額定負(fù)載下的輸出電壓為U2=380V，該變壓器的電壓變化率ΔU％＝5％，求該變壓器二次繞組的額定電壓U2N及變比K。

解：U2N=400VK=U1N/U2N=10000/400=25四、三相電力變壓器外特性及電壓變化率謝謝！第五節(jié)：常用變壓器簡介第一章

變壓器目錄CONTENTS01小功率電源變壓器02自耦變壓器03儀用互感器04電焊變壓器104整流變壓器PCB平面變壓器0506常用變壓器簡介在各種電氣設(shè)備、家用電器和電子儀器設(shè)備中都廣泛使用各種小型變壓器，它們的容量一般都比較小，因而體積小、重量輕，卻承擔(dān)著不同的功能，成為必不可少的器件。常見的有各類控制變壓器、電焊變壓器、自耦變壓器、互感器、脈沖變壓器、旋轉(zhuǎn)變壓器等。105電焊變壓器控制變壓器自耦變壓器互感器一、小功率電源變壓器1.控制變壓器控制變壓器是指工作在50~60Hz頻率下的電源變壓器，又稱工頻電源變壓器，用于低壓局部照明電源、信號燈或指示燈電源以及電氣控制設(shè)備中控制電路的電源，其典型外形如圖1-10所示?？刂谱儔浩魅萘慷急容^小，常見的都在幾百伏安以下，一次電壓為220V及380V,二次電壓為220V、127V、110V、36V、24V、12V、6V等，也可按需要特制。106控制變壓器按鐵芯結(jié)構(gòu)及外形的不同可分以下幾類。（1）通用變壓器通用變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)及制成的心式變壓器及殼式變壓器外形如圖1-10(a)(b)所示。（2）C形變壓器C形變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)及外形如圖1-10(c)所示。由于冷軋硅鋼帶的磁感應(yīng)強(qiáng)度B比較高，加上絕緣等級較高(為B級或H級),故比通用變壓器體積小、用銅量省。C形變壓器的鐵芯制作較方便，效率也較高，使用越來越廣。（3）R形變壓器R形變壓器是在C形變壓器的基礎(chǔ)上形成的，其外形如圖1-28所示。其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鐵芯為整體結(jié)構(gòu)，即鐵芯由一根在下料機(jī)上切割而成的由窄到寬，再由寬到窄連續(xù)均勻過渡的晶粒取向冷軋硅鋼帶卷繞而成。鐵芯卷繞好后綁扎緊并浸漆處理成形。由于鐵芯不切割，因此磁路無空氣隙、磁阻小，使變壓器的空載損耗小、溫升低。另外，由于變壓器鐵芯截面為圓形，因而繞組也是圓形，節(jié)省了用銅量，使變壓器體積小、重量輕、噪聲低。1.控制變壓器107R形變壓器1.控制變壓器（4）O形變壓器O形變壓器又稱環(huán)形變壓器，其外形如圖1-29所示。工作在工頻電源下的O形變壓器的鐵芯由冷軋晶粒取向硅鋼帶或合金鋼帶繞制而成，再經(jīng)過扎緊及絕緣處理等過程，形成0形鐵芯。因此O形變壓器也具有R形變壓器的優(yōu)點(diǎn)，且鐵芯制作簡單。其主要不足之處是由于鐵芯截面呈矩形，因此線圈繞制困難，一般要用專門的繞線機(jī)繞制。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，高頻變壓器、脈沖變壓器、開關(guān)電源及逆變器等已經(jīng)大多采用環(huán)形鐵芯結(jié)構(gòu)，其鐵芯材料則用非晶態(tài)及超微晶態(tài)合金和鐵氧體，工作頻率可高達(dá)數(shù)十萬赫。1082.中頻及高頻電源變壓器(1)中頻電源變壓器中頻電源變壓器是指工作在400～1000Hz頻率范圍內(nèi)的電源變壓器。由于工作頻率的上升，為減小渦流損耗，鐵芯用0.2mm厚冷軋硅鋼片構(gòu)成，且鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一般取得較低。它既可工作在正弦波電壓下，也可工作在方波(或矩形波)電壓下。中頻電源變壓器的其他結(jié)構(gòu)與工頻電源變壓器相同。1092.中頻及高頻電源變壓器（2）高頻電源變壓器高頻電源變壓器是指工作在10～20kHz頻率范圍內(nèi)的電源變壓器，主要用在開關(guān)穩(wěn)壓電源的變換器中。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有：不能使用普通硅鋼片制作鐵芯，一般均用鐵氧體鐵芯。它的電阻率高，故渦流損耗小。由于繞組中通過的是高頻電流，因此集膚效應(yīng)使導(dǎo)線中心部分電流密度變小，從而減小了導(dǎo)線的有效面積，引起發(fā)熱，故通常使用多股高頻銅導(dǎo)線或薄銅箔繞制繞組。高頻電源變壓器的工作溫度不能超過70℃,否則鐵氧體的電磁性能將急劇下降。110111二、自耦變壓器1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途一二次繞組不僅有磁耦合，還有電的直接連接1122.電壓、電流及容量關(guān)系U1≈E1＝4.44fN1ФmU2＝E2＝4.44fN2Фm負(fù)載時(shí)的磁勢平衡方程式：忽略空載磁通勢，則自耦變壓器一、二次繞組中的電流大小與匝數(shù)成反比，在相位上互差1800.結(jié)論:113流經(jīng)公共繞組中的電流I的大小為:I=I2－I1當(dāng)變比K接近于1時(shí)，I很小，這部分繞組可用截面積較小的導(dǎo)線繞制，以節(jié)約用銅量，并減小自耦變壓器的體積與重量。結(jié)論：2.電壓、電流及容量關(guān)系114S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1自耦變壓器輸出的視在功率為：由電磁感應(yīng)原理從一次繞組傳遞到二次繞組的視在功率通過電路的直接聯(lián)系從一次繞組直接傳遞到二次繞組的視在功率S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1自耦變壓器輸出的視在功率為：2.電壓、電流及容量關(guān)系115I1只在一部分繞組的電阻上產(chǎn)生銅損耗，因此自耦變壓器的損耗比普通變壓器要小，效率較高，因而較為經(jīng)濟(jì)。2.電壓、電流及容量關(guān)系K一般介于1.2～2間，此時(shí)變壓器優(yōu)勢較明顯。應(yīng)用舉例：電力系統(tǒng)中，用自耦變壓器把110kV、150kV、220kV和330kV的高壓電力系統(tǒng)連接成大規(guī)模的動力系統(tǒng)。116自耦變壓器的缺點(diǎn)：高壓側(cè)的電氣故障會波及到低壓側(cè)，很不安全。因此自耦變壓器在使用時(shí)必須正確接線，且外殼必須接地，并規(guī)定安全照明變壓器不允許采用自耦變壓器結(jié)構(gòu)形式。2.電壓、電流及容量關(guān)系117自耦調(diào)壓器輸出電壓可調(diào)，可稍高于一次繞組電壓例：實(shí)驗(yàn)室中常用的單相調(diào)壓器，一次繞組輸入電壓U1＝220V，二次繞組輸出電壓U2＝0～250V三

、儀用互感器1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途作用：①為了測量人員的安全，使測量回路與高壓電網(wǎng)相互隔離；②擴(kuò)大測量儀表（電流表及電壓表）的測量范圍。電壓互感器電流互感器分類：2．電流互感器在電工測量中用來按比例變換交流電流的儀器串在電路中，流過被測電流匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。三、儀用互感器2．電流互感器量程及讀數(shù)：二次電流表量程一般為5A。實(shí)際中已換算成一次電流，其標(biāo)度尺即按一次電流分度，這樣可以直接讀數(shù)，不必再進(jìn)行換算。三、儀用互感器電流互感器使用注意事項(xiàng)：二次繞組絕對不允許開路電流互感器的鐵心及二次繞組一端必須可靠接地三、儀用互感器鉗形電流表利用電流互感器原理如被測電流過小，可將被測導(dǎo)線在鉗口內(nèi)多繞幾圈，然后將讀數(shù)除以所繞匝數(shù)三、儀用互感器用電流互感器進(jìn)行電流測量時(shí)存在一定的誤差，根據(jù)誤差的大小，電流互感器分下列各級：0.2、0.5、1.0、3.0、10.0。如0.5級的電流互感器表示在額定電流時(shí)，測量誤差最大不超過±0.5％精度：2．電流互感器三、儀用互感器3．電壓互感器在電工測量中用來按比例變換交流電壓的儀器實(shí)際上是一臺降壓變壓器二次電壓表量程一般為100V。實(shí)際中已換算成一次電