變壓器基礎知識學習課件

2024/10/22變壓器變壓器是一種靜止的，將某一等級的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為同頻率的另一等級的交流電壓和電流的設備。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2024/10/22發(fā)電廠10.5千伏輸電線220千伏升壓變電站10千伏降壓

變壓器應用舉例…降壓實驗室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2024/10/22任務5其它用途的變壓器任務4三相變壓器任務3單相變壓器的負載運行任務2單相變壓器的空載運行任務1變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)

2024/10/22任務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

一個鐵心：提供磁通的閉合路徑。兩個繞組：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電動勢。只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達到改變壓的目的。2024/10/22任務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

空載運行：U1→i1→Φ→感應電勢e1和e2→U2；

略去繞組電阻和漏抗壓降，則：2024/10/22二、變壓器的應用與分類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)試驗變壓器：高壓試驗用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，同時提供多種電壓

按用途分:2024/10/22按制造方式殼式(用在小容量變壓器）心式（工藝簡單應用廣泛）變壓器圖形符號變壓器文字符號：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2024/10/22三、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。2024/10/22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，是引線對地的絕緣，擔負著固定的作用。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：儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。2024/10/22（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。

2024/10/22（二）電力變壓器的型號及主要系列2024/10/22三相鋁線高壓邊額定電壓10kv額定容量1000kv·A變壓器型號：三相設計序號高壓邊額定電壓10kv額定容量500kv·A變壓器型號：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：Zb-F-630/102024/10/22任務2單相變壓器的空載運行

I2=0U2=U20=E2U1≈E12024/10/22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2024/10/22空載電流(勵磁電流)：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2024/10/22任務3單相變壓器的負載運行

2024/10/22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2024/10/223、變阻抗：應用：阻抗匹配在電子電路中，為了提高信號的傳輸功率和效率，常用變壓器將負載阻抗變換為適當?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。2024/10/22變電壓變電流變阻抗2024/10/22五、變壓器的運行特性

（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電力變壓器：

U％=2%~3%外特性效率特性當U1=U1N，cos

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

變化不多）2024/10/22（二）變壓器的效率特性輸出功率輸入功率cos

2不變時，效率=f(I2)；電力變壓器，最大效率出現(xiàn)在I2=（0.5—0.7）I2N2024/10/22小結(jié)：單相變壓器的功率關系

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%2024/10/22任務4三相變壓器

1、三相變壓器組：三個獨立單相變壓器組成的變壓器組特點：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2024/10/22ABCXYZabczyx2、三相心式變壓器：鐵心為三相所共有的三相變壓器特點：三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。2024/10/22繞組名稱首端末端中性點高壓繞組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2024/10/22原邊：Y

YN

D(△)副邊：yynd

星形三角形2024/10/22三相變壓器Yyn聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBbca+–+–+–+–2024/10/22三相變壓器YNd聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBabc+–+–+–GB:Yyn、Yd、YNd、Yy、YNy最常用的三種2024/10/222024/10/22例6

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

U2N=U20=400V,繞組連接成

y。由試驗測得:

PFe=600W，額定負載時的

PCu=2400W。試求(1)變壓器的額定電流；

(2)滿載時的效率。解:(1)額定電流2024/10/22(２)滿載時的效率三、變壓器的并聯(lián)運行3.1并聯(lián)運行的理想條件并聯(lián)運行的優(yōu)點：1.提高供電的可靠性；2.提高供電的經(jīng)濟性。并聯(lián)運行是指將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負載供電的運行方式。并聯(lián)運行的理想情況是：1.空載時各變壓器繞組之間無環(huán)流；2.負載后，各變壓器的負載系數(shù)相等；3.負載后，各變壓器的負載電流與總的負載電流同相位。為了達到上述理想運行情況，并聯(lián)運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）的標么值相等，且短路阻抗角也相等。1.變比不等時并聯(lián)運行變比不等的兩臺變壓器并聯(lián)運行時，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：為了保證空載時環(huán)流不超過額定電流的10%，通常規(guī)定并聯(lián)運行的變壓器的變比差不大于1%。當變壓器的變比不等時，在空載時，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.連接組別不同時并聯(lián)運行連接組別不同時，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，會燒毀繞組，所連接組別不同絕不允許并聯(lián)。3.短路阻抗標么值不等時并聯(lián)運行由等效電路可知：等效電路如圖所示?？梢?，各臺變壓器所分擔的負載大小與其短路阻抗標么值成反比。為了充分變壓器的容量，理想的負載分配，應使各臺變壓器的負載系數(shù)相等，而且短路阻抗標值相等。變壓器運行規(guī)程規(guī)定：在任何一臺變壓器不過負荷的情況下，變比不同和短路阻抗標么值不等的變壓器可以并聯(lián)運行。又規(guī)定：阻抗標么值不等的變壓器并聯(lián)運行時，應適當提高短路阻抗標么值大的變壓器的二次電壓，以使并聯(lián)運行的變壓器的容量均能充分利用。為了使各臺變壓器所承擔的電流同相位，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)運行的變壓器的最大容量之比不超過3：1。2024/10/22任務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)特點是：一次、二次繞組共用一個繞組。忽略漏阻抗，則=U1U2E1E2=N1N2=k2024/10/22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，輸入線接在1、3兩端；使用~110V電源時，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2024/10/22二、儀用互感器

實