電機與電氣控制技術(shù)（第2版）課件 項目三 變壓器

項目三

變壓器任務(wù)1單相變壓器的性能測試任務(wù)2變壓器同名端的判定任務(wù)3三相變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號判定任務(wù)1

變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)知識目標(biāo)：1.掌握變壓器的主要結(jié)構(gòu)（重點）2.掌握變壓器的工作原理（重點、難點）3.了解變壓器的應(yīng)用和分類能力目標(biāo)：1.能計算變壓器的相關(guān)參數(shù)；2.能畫出變壓器的工作原理圖。

項目三變壓器

項目三變壓器變壓器是一種常見的、靜止的電氣設(shè)備，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將一種交流電壓和電流等級轉(zhuǎn)變成同頻率的另一種電壓和電流等級。概述油浸式變壓器干式變壓器整流變壓器電力機車用變壓器電焊機用變壓器變壓器是一種傳輸電能或電信號的器件,在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電？任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)一、變壓器的應(yīng)用和分類（一）變壓器的應(yīng)用變壓器是一種傳輸電能或電信號的器件,在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。喇叭發(fā)出的聲音太小了，你有什么辦法嗎？任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)一、變壓器的應(yīng)用和分類（一）變壓器的應(yīng)用電子線路用變壓器擴音機設(shè)備與喇叭之間接一個變阻抗的變壓器擴音機設(shè)備與喇叭之間接一個變阻抗的變壓器,為什么能夠提高喇叭發(fā)出的聲音呢？拓展：變壓器的分類方式很多，最常見的是按照用途來分，可以分為：電力變壓器、特種變壓器，特種變壓器又可以分為儀用變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、電子線路用變壓器等等。（二）變壓器的分類任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)電力變壓器：電力系統(tǒng)傳輸電能的升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器等。

任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)電爐變壓器(專用)給電爐(如煉鋼爐)供電

任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)整流變壓器(專用)

給直流電力機車供電任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)電子變壓器：用在電子線路中

任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)儀用變壓器：用在測量設(shè)備中

任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)除了按以上的用途分類以外，變壓器還可以按繞組數(shù)目/相數(shù)/鐵心結(jié)構(gòu)/調(diào)壓方式/冷卻方式等來分類。按繞組數(shù)目分：單繞組、雙繞組、三繞組和多繞組變壓器。按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。按鐵心結(jié)構(gòu)分：心式變壓器和殼式變壓器。按調(diào)壓方式分：無勵磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器的主要結(jié)構(gòu)：鐵心和繞組。鐵心是變壓器的磁路部分；繞組是變壓器的電路部分。鐵心的基本結(jié)構(gòu)型式有心式和殼式兩種，通常用0.35mm、0.5mm厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片沖成一定的形狀疊制而成。1、鐵心二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)（視頻）任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)心式：繞組包圍鐵心，結(jié)構(gòu)簡單，工藝簡單應(yīng)用廣泛殼式：鐵心包圍繞組，用在小容量變壓器和電爐變壓器交疊方式：相鄰層按不同方式交錯疊放，將接縫錯開。偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而減少了磁阻，便于磁通流通。任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2、繞組繞組是變壓器的電路部分，一般為絕緣扁銅線、圓銅線或鋁線在繞線模上繞制而成。有同心式和交疊式兩種。單相和三相心式變壓器任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)油箱、儲油柜、分接開關(guān)、絕緣套管等3、其它附件任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)1-銘牌；2-信號式溫度計；3-吸濕器；4-油標(biāo)；5-儲油柜；

6-安全氣道7-氣體繼電器；8-高壓套管；9-低壓套管；10-分接開關(guān)；11-油箱；12-放油閥門；13-器身；14-接地板；15-小車3.變壓器的附件器身裝在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油。變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。變壓器油起兩個作用：①在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用。②變壓器油受熱后產(chǎn)生對流，對變壓器鐵心和繞組起散熱作用。油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來水沖淋變壓器油箱。這些都是變壓器的冷卻裝置。任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三、變壓器的銘牌和額定值1、變壓器的型號

型號表示一臺變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、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(fēng)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。任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)額定容量SN：額定工作狀態(tài)下變壓器的輸出能力（視在功率），用伏安（VA）等表示。額定電壓U1N/U2N:U1N是根據(jù)變壓器絕緣強度和容許發(fā)熱條件規(guī)定的一次繞組正常工作電壓值；U2N是一次繞組加上額定電壓，分接開關(guān)位于額定分接頭時，二次繞組的開路即空載時副繞組的端電壓。

額定電流I1N、I2N：變壓器額定容量分別除以原、副邊額定電壓所計算出來的線電流值。

額定頻率：按我國規(guī)定，工業(yè)用電50Hz。單相：三相：2、變壓器的額定值任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)

有一臺SN=5000k·VA，U1N/U2N=10kV/6.3kV，Y，d聯(lián)結(jié)的三相變壓器，試求：(1)變壓器的額定電壓和額定電流；(2)變壓器的額定相電壓和額定相電流。例：簡單的單相變壓器：兩個線圈沒有電的直接聯(lián)系，只有磁的耦合。原繞組（一次繞組或初級繞組）：兩個線圈中接交流電源的線圈，其匝數(shù)為N1副繞組（二次繞組或次級繞組）：接到用電設(shè)備上的線圈，其匝數(shù)為N2交變磁通同時與原、副繞組交鏈，在原、副繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢。任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)四、變壓器的工作原理（視頻）變壓器原、副邊電勢之比及電壓之比等于原、副邊匝數(shù)之比。任務(wù)1變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)感應(yīng)電動勢主磁通按正弦規(guī)律，

m：主磁通的幅值；E1m：原繞組感應(yīng)電動勢的幅值。當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時，原繞組中感應(yīng)電動勢也按正弦規(guī)律變化，但相位比主磁通落后900。原邊電動勢幅值：有效值：相量表示：副邊繞組鏈接同一磁鏈，副邊電動勢幅值：有效值：相量表示：變壓器中，原、副繞組電動勢E1和E2之比稱為變壓器的變比k.由于.

對于三相變壓器，變比指相電勢之比。（1）變壓器變電壓的原理磁通勢平衡方程式：（2）變壓器變電流的原理負(fù)載運行時,忽略空載電流有:表明，一、二次電流比近似與匝數(shù)成反比?？梢姡褦?shù)不同，不僅能變電壓，同時也能變電流。（3）變壓器變阻抗的原理

任務(wù)1-2變壓器的參數(shù)測定一、測變比實驗a按下啟動按鈕，將變壓器低壓線圈的外施電壓調(diào)至50％額定電壓左右。b.測量低壓線圈電壓Uax及高壓線圈電壓UAX并記錄于表3-1。表3-1變壓器變比的測定Uax（V）UAX（V）

任務(wù)1-2變壓器的參數(shù)測定二、空載實驗1、目的：通過測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計算變比、鐵損和勵磁阻抗。2、接線圖3、要求及分析1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；VWAV3、要求及分析5）空載電流和空載功率必須是額定電壓時的值，并以此求取勵磁參數(shù)；6）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算(乘以k2）；7）對三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；4）求出參數(shù)電壓互感器和電流互感器

電壓互感器和電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。使用互感器的目的是：1．與小量程的標(biāo)準(zhǔn)化電壓表和電流表配合測量高電壓、大電流；2．使測量回路與被測回路隔離，以保障工作人員和測試設(shè)備的安全；3．為各類繼電保護和控制系統(tǒng)提供控制信號。任務(wù)1-3儀用互感器1、電流互感器原邊由1匝和幾匝截面較大的導(dǎo)線構(gòu)成。利用原、副邊匝數(shù)不同，變成副邊的小電流，送儀表電流線圈測量或控制。電流互感器電流互感器是一個近似短路運行的單相變壓器。

I0很小電流互感器分級:0.2,0.5,1.0,3.0,10副邊的額定電流規(guī)定為5A或1A。電流互感器在使用時應(yīng)注意：1．在運行過程中絕對不允許副方開路。若副方開路，則原方電流全部成為勵磁電流，使鐵心中的磁通增大，鐵心過分飽和，鐵耗急劇增大，引起互感器發(fā)熱。同時因副繞組匝數(shù)很多，將會感應(yīng)出危險的高電壓，危及操作人員和測量設(shè)備的安全；2．副方應(yīng)可靠接地；3．副方回路阻抗不應(yīng)超過規(guī)定值，以免增大誤差。2、電壓互感器

原邊由多匝導(dǎo)線構(gòu)成，接到被測的高電壓上。利用原、副邊匝數(shù)不同，把原邊高電壓變成副邊的低電壓，送儀表電流線圈測量或控制。電壓互感器電壓互感器線圈阻抗大，近似開路，近似一個開路運行的單相變壓器。

電壓互感器分級，0.2,0.5,1.0,3.0在使用電壓互感器時應(yīng)注意：1．副方不允許短路，否則會產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞互感器的繞組；2．副方應(yīng)可靠接地；3．副方接入的阻抗不得小于規(guī)定值，以減小誤差。任務(wù)2變壓器同名端的判定（1）能熟悉判定變壓器高、低壓側(cè)繞組；（2）能熟悉進行變壓器同名端判定的線路連接，正確使用儀表；（3）能夠根據(jù)實驗數(shù)據(jù)正確判定變壓器的同名端。一、變壓器的極性直流電源的極性交流電源的極性直流電源兩端的極性恒定不變。正弦交流電源兩端只存在瞬時極性。而電位的高與低是相對的，極性也是相對的，可變的，暫時的，隨時間而變化的。任務(wù)2變壓器同名端的判定變壓器繞組的極性——指變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組在同一磁通作用下所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之間的相位關(guān)系，通常用同名端來標(biāo)記。

同名端的標(biāo)記可用星號“*”或點“·”來表示，在互感器繞組上常用“＋”和“—”來表示（并不表示真正的正負(fù)意義）。

當(dāng)電流流入(或流出）兩個線圈時，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個流入(或流出）端稱為同極性端。1.同極性端(同名端)變壓器繞組的極性??AXax?AXax

或當(dāng)鐵心中磁通變化時，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性相同的兩端為同極性端。增加+–+++–––同極性端和繞組的繞向有關(guān)。?正向串聯(lián)

反向串聯(lián)2.線圈的接法2.線圈的接法變壓器繞組的極性聯(lián)接

2－3變壓器原一次側(cè)有兩個額定電壓為110V的繞組：2.線圈的接法??1324??

聯(lián)接

1－3，2－41324當(dāng)電源電壓為220V時：+–+–電源電壓為110V時：變壓器繞組的極性問題：如果兩繞組的極性端接錯，結(jié)果如何？結(jié)論：在同極性端不明確時，一定要先測定同極性端再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個線圈中的磁通抵消原因：電流很大燒毀變壓器感應(yīng)電勢??1324

’+–二、變壓器的極性判定1.觀察法通過繞組實際繞向判定變壓器同名端2.直流法

先用萬用表電阻檔將變壓器的同一相繞組找出來.顯然如果你找到的兩頭之間如果是同一個線圈的兩頭,那它一定是通路的或者說電阻是比較小的2.直流法

將其中任一個線圈的兩頭串接一個電池和開關(guān)，且任意假定一頭是始端；萬用表的兩只表筆分別接另一個線圈的兩端。接通開關(guān)的時候，記住“右黑正”即如果萬用表表頭指針向右偏轉(zhuǎn)，黑表筆接的線圈的一端與原電池正極接的一端同名變壓器繞組的極性

設(shè)S閉合時

增加。感應(yīng)電動勢的方向，阻止

的增加。如果S突然閉合。電流表正偏，則A-a為同極性端。結(jié)論：Xx電流表+_Aa+–S電流表反偏，則

A-x為同極性端。??AXax+_S+–變壓器繞組的極性3.交流法把兩個線圈的任意兩端

(X-x)連接,然后在

AX上加一低電壓uAX。測量：

若說明A與x

或X與a

是同極性端.若

說明A與a或X與x

為同極性端。

結(jié)論：VV+–aAXx

電力系統(tǒng)普遍采用三相供電制，電力系統(tǒng)用的最多的是三相變壓器。當(dāng)三相變壓器的原邊和副邊繞組均以一定的接法連接，帶上三相對稱負(fù)載，原邊加上對稱的三相電壓時，因為三相對稱電壓本身大小相等、相位互差1200，因此求得一相的電壓、電流，其它兩相按對稱關(guān)系求出。特殊問題：

（1）三相繞組的聯(lián)接，即電路問題；（2）三相變壓器的磁路系統(tǒng)；任務(wù)3三相變壓器的聯(lián)結(jié)組判定1、三相組式變壓器三個相分別是三個單相變壓器，僅僅在電路上互相聯(lián)接，三相磁路互相完全獨立。各相主磁通有各自的鐵心磁路，互不影響。三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相組式變壓器三相的電路有聯(lián)接，三相磁路也有聯(lián)接。心式三鐵心柱鐵心結(jié)構(gòu)，從三個單相變壓器演變而來。每一鐵心柱的主磁通為三相主磁通的總和。

磁路長短不一，勵磁電流占很小比例，影響不大。2、三相心式變壓器每一鐵心柱的主磁通為三相主磁通的總和。

磁路長短不一，勵磁電流占很小比例，影響不大。三相變壓器的電路系統(tǒng)1、變壓器的端頭標(biāo)號繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點首端末端首端末端高壓繞組AXA、B、CX、Y、ZN低壓繞組axa、b、cx、y、zn中壓繞組AmXmAm、Bm、CmXm、Ym、ZmNm繞組名稱單相變壓器三相變壓器中性點首端末端首端末端高壓繞組U1U2U1、V1、W1U2、V2、W2N低壓繞組u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中壓繞組U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm2、三相變壓器連接法ABCXYZ星形連接末端連在一起，首端引出，為星形連接“Y”，中點引出N；一相繞組末端與另一相繞組首端相連，依次得到一閉合回路，為三角形連接“”，有順、逆之分。三角形順聯(lián)三角形逆聯(lián)2、單相變壓器的聯(lián)結(jié)組a)II0聯(lián)結(jié)組b)II6聯(lián)結(jié)組（2）單相變壓器的聯(lián)結(jié)組a)II0聯(lián)結(jié)組b)II6聯(lián)結(jié)組1)標(biāo)出高、低壓側(cè)繞組相電動勢正方向；2)作出高壓側(cè)相電動勢的相量圖，并將相量圖的A點置于鐘面的“12”處，A、B、C三個頂點按順時針方向排列；3)作出低壓側(cè)相電動勢的相量