變壓器基礎(chǔ)知識(shí)課件

*變壓器變壓器是一種靜止的，將某一等級(jí)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為同頻率的另一等級(jí)的交流電壓和電流的設(shè)備。功能：變電壓——電力系統(tǒng)變電流——電流互感器變阻抗——電子電路中的阻抗匹配*發(fā)電廠10.5千伏輸電線220千伏升壓變電站10千伏降壓

變壓器應(yīng)用舉例…降壓實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓我國規(guī)定：輸電線路的電壓為110KV，220KV，500KV等幾種*任務(wù)5其它用途的變壓器任務(wù)4三相變壓器任務(wù)3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行任務(wù)2單相變壓器的空載運(yùn)行任務(wù)1變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)

*任務(wù)1變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)

一、變壓器的基本工作原理

一個(gè)鐵心：提供磁通的閉合路徑。兩個(gè)繞組：1次側(cè)繞組N1；2次側(cè)繞組N2。單相變壓器原理圖變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢。只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。*任務(wù)1變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)

一、變壓器的基本工作原理

空載運(yùn)行：U1→i1→Φ→感應(yīng)電勢e1和e2→U2；

略去繞組電阻和漏抗壓降，則：*二、變壓器的應(yīng)用與分類1）電力變壓器：電力系統(tǒng)傳輸電能的升壓變壓器/降壓變壓器等。2)特殊變壓器：給電焊機(jī)供電的電焊變壓器，給煉鋼爐供電的電爐變壓器等3)儀用互感器：電壓互感器

/電流互感器

4)試驗(yàn)變壓器：高壓試驗(yàn)用5)調(diào)壓變壓器：能在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓6)控制變壓器：隔離防止觸電安全，同時(shí)提供多種電壓

按用途分:*按制造方式殼式(用在小容量變壓器）心式（工藝簡單應(yīng)用廣泛）變壓器圖形符號(hào)變壓器文字符號(hào)：T按相數(shù)分單相變壓器三相變壓器多相變壓器不同的分類，基本原理一樣*三、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)分類：干式變壓器：空氣冷卻。一般用于小容量變壓器，如電站、工廠等。在電力系統(tǒng)中，變壓比為6000V/400V，用于額定電壓為380V的負(fù)載。油浸式變壓器：油冷卻。一般用于升壓站和發(fā)電廠，變壓比為20KV/500KV，20KV/6KV等。*油浸式電力變壓器鐵心（硅鋼片）：變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用0.35mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。繞組（銅線或鋁線）：變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。絕緣套管（引出裝置）：將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對(duì)地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。油箱：油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。附件：儲(chǔ)油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。*（一）電力變壓器的額定值3．額定容量SN

：額定條件下的輸出功率

1．額定電壓UN1和UN2：繞組正常工作時(shí)的電壓值2．額定電流IN1和IN2：繞組長期允許的最大電流值4．額定頻率f：50Hz四、電力變壓器的額定值與主要系列單相變壓器的是相電壓；三相變壓器的是線電壓。

*（二）電力變壓器的型號(hào)及主要系列*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10kv額定容量500kv·A變壓器型號(hào)：S9–500/10組合式冷卻方式高壓邊額定電壓10kv額定容量630kv·A變壓器型號(hào)：Zb-F-630/10*任務(wù)2單相變壓器的空載運(yùn)行

I2=0U2=U20=E2U1≈E1*繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–+–變壓器的磁路由硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心*空載電流(勵(lì)磁電流)：占額定電流的2%—10%空載損耗(鐵心損耗

PFe)：磁滯損耗和渦流損耗磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造成的損耗；渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。銅損耗

(

PCu：繞組的損耗)很小變壓器的損耗：P=

PFe＋

PCu

可變損耗不變損耗*任務(wù)3單相變壓器的負(fù)載運(yùn)行

*結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比2、變電流：Z四、變壓器的作用1、變電壓*3、變阻抗：應(yīng)用：阻抗匹配在電子電路中，為了提高信號(hào)的傳輸功率和效率，常用變壓器將負(fù)載阻抗變換為適當(dāng)?shù)臄?shù)值，以取得最大的傳輸功率和效率，這種做法稱為阻抗匹配。*變電壓變電流變阻抗*五、變壓器的運(yùn)行特性

（一）變壓器的外特性和電壓變化率電壓變化率：反映電壓的穩(wěn)定性變壓器主要性能指標(biāo)電力變壓器：

U％=2%~3%外特性效率特性當(dāng)U1=U1N，cos

2不變時(shí)，U2=f(I2)2-純電阻負(fù)載；1-感性負(fù)載；3-容性負(fù)載一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2

變化不多）*（二）變壓器的效率特性輸出功率輸入功率cos

2不變時(shí)，效率=f(I2)；電力變壓器，最大效率出現(xiàn)在I2=（0.5—0.7）I2N*小結(jié)：單相變壓器的功率關(guān)系

1.一次繞組的視在功率

S1=UN1IN12.二次繞組的視在功率

S2=UN2IN23.輸入功率

P1=UN1IN1cos

14.輸出功率

P2=UN2IN2cos

25.變壓器的損耗

P=PFe＋PCu(1)銅損耗

PCu=R1I12+R2I22(2)鐵損耗

PFe=Ph＋Pe

6.效率

P1P2

=×100%*任務(wù)4三相變壓器

1、三相變壓器組：三個(gè)獨(dú)立單相變壓器組成的變壓器組特點(diǎn)：三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。一、三相變壓器的種類*ABCXYZabczyx2、三相心式變壓器：鐵心為三相所共有的三相變壓器特點(diǎn)：三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。*繞組名稱首端末端中性點(diǎn)高壓繞組A、B、CX、Y、ZN低壓繞組a、b、cx、y、zn二、三相繞組的聯(lián)結(jié)方式*原邊：Y

YN

D(△)副邊：yynd

星形三角形*三相變壓器Yyn聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBbca+–+–+–+–*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**例6

有一帶電阻負(fù)載的三相變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下： SN=100kVA,U1N=6000V,f=50Hz。

U2N=U20=400V,繞組連接成

y。由試驗(yàn)測得:

PFe=600W，額定負(fù)載時(shí)的

PCu=2400W。試求(1)變壓器的額定電流；

(2)滿載時(shí)的效率。解:(1)額定電流*(２)滿載時(shí)的效率三、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。1.變比不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行變比不等的兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，二次空載電壓不等。折算到二次側(cè)的等效電路如圖所示。由等效電路可以列出方程式：則二次側(cè)電流為：為了保證空載時(shí)環(huán)流不超過額定電流的10%，通常規(guī)定并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的變比差不大于1%。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?，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。一般來說，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3：1。*任務(wù)5

其它用途的變壓器

一、自耦變壓器

自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一次、二次繞組共用一個(gè)繞組。忽略漏阻抗，則=U1U2E1E2=N1N2=k*可調(diào)式自耦變壓器（調(diào)壓器）手柄繞組接觸臂使用~220V電源時(shí)，輸入線接在1、3兩端；使用~110V電源時(shí)，輸入線接在1、2兩端；

旋轉(zhuǎn)手柄，改變耦合匝數(shù)，能在4、5之間得到0～250V的不同輸出電壓。接線柱*二、儀用互感器

實(shí)現(xiàn)用低量程的電壓表測量高電壓。VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）被測電壓=電壓表讀數(shù)

N1/N2（一）電壓互感器

*2）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)，其上帶上高電壓而觸電；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)；*（二）電流互感器

實(shí)現(xiàn)