變壓器學(xué)習(xí)課件

1、變壓器變壓器2021-11-19變壓器變壓器 變壓器是一種靜止的，將某一等級的變壓器是一種靜止的，將某一等級的交流交流電電壓和電流轉(zhuǎn)換為同頻率的另一等級的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為同頻率的另一等級的交流電壓和電流的設(shè)備。壓和電流的設(shè)備。 功能：功能：變電壓變電壓 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)變電流變電流 電流互感器電流互感器變阻抗變阻抗 電子電路中的阻抗匹配電子電路中的阻抗匹配變壓器變壓器2021-11-19 發(fā)電廠發(fā)電廠10.5千伏千伏輸電線輸電線220千伏千伏升壓升壓變電站變電站10千伏千伏降壓降壓 變壓器應(yīng)用舉例變壓器應(yīng)用舉例降壓降壓實驗室實驗室380 / 220伏伏降壓降壓儀器儀器36伏伏降壓降壓我國規(guī)

2、定：輸電線路的電壓為我國規(guī)定：輸電線路的電壓為110KV，220KV，500KV等幾種等幾種變壓器變壓器2021-11-19任務(wù)任務(wù)5 5 其它用途的變壓器其它用途的變壓器 任務(wù)任務(wù)4 4 三相變壓器三相變壓器 任務(wù)任務(wù)3 3 單相變壓器的負(fù)載運行單相變壓器的負(fù)載運行 任務(wù)任務(wù)2 2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 任務(wù)任務(wù)1 1 變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu) 變壓器變壓器2021-11-19任務(wù)任務(wù)1 1 變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu) 一、一、變壓器的基本工作原理變壓器的基本工作原理 一個鐵心：一個鐵心：提供磁通的閉合路徑。提供磁通的閉合路徑

3、。 兩個繞組：兩個繞組：1次側(cè)繞組次側(cè)繞組N1；2次側(cè)繞組次側(cè)繞組N2。單相變壓器原理圖單相變壓器原理圖 變壓器變壓器 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的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)電動勢。組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動勢。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZdtdNedtdNe2211 只要一、二只要一、二次繞組的匝數(shù)不次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改同，就能達(dá)到改變壓的目的。變壓的

4、目的。變壓器變壓器2021-11-19任務(wù)任務(wù)1 1 變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu)變壓器基本工作原理和結(jié)構(gòu) 一、一、變壓器的基本工作原理變壓器的基本工作原理 空載運行：空載運行：U1 i1 感應(yīng)感應(yīng)電勢電勢e1和和e2 U2 ； 略去繞組電阻和漏抗壓降，則：略去繞組電阻和漏抗壓降，則：dtdNe11dtdNe22KNNEEUU212121第一章第一章2021-11-19二、變壓器的應(yīng)用與分類二、變壓器的應(yīng)用與分類：電力系統(tǒng)傳輸電能的：電力系統(tǒng)傳輸電能的升壓變壓器升壓變壓器 / 降壓變壓器降壓變壓器 等。等。 ：給電焊機(jī)供電的：給電焊機(jī)供電的電焊變壓器電焊變壓器，給煉鋼爐供電的，給煉鋼爐供電的電爐電

5、爐變壓器變壓器等等： / ：高壓試驗用：高壓試驗用調(diào)節(jié)輸出電壓調(diào)節(jié)輸出電壓變壓器變壓器2021-11-19(用在小容量變壓器）用在小容量變壓器）（工藝簡單應(yīng)用廣泛）（工藝簡單應(yīng)用廣泛）不同的分類，基本原理一樣不同的分類，基本原理一樣變壓器變壓器2021-11-19三、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)三、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu) 分類：分類：干式變壓器：干式變壓器：空氣冷卻?？諝饫鋮s。 一般用于小容量變壓器，如電一般用于小容量變壓器，如電站、工廠等。在電力系統(tǒng)中，變壓比為站、工廠等。在電力系統(tǒng)中，變壓比為6000V/400V，用于，用于額定電壓為額定電壓為380V的負(fù)載。的負(fù)載。 油浸式變壓器：油浸式變壓器：油

6、冷卻。油冷卻。 一般用于升壓站和發(fā)電廠，變一般用于升壓站和發(fā)電廠，變壓比為壓比為20KV/500KV， 20KV/6KV等。等。變壓器變壓器2021-11-19油油浸浸式式電電力力變變壓壓器器1. 鐵心（硅鋼片）：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。2. 繞組（銅線或鋁線）：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。 3. 絕緣套管（引出裝置）：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(dān)負(fù)著固定的作用。4. 油箱：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)，

7、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）。 5. 附件：附件：儲油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。變壓器變壓器2021-11-19（一）電力變壓器的額定值（一）電力變壓器的額定值3額定容量額定容量 SN ：額定條件下的輸出功率：額定條件下的輸出功率 1額定電壓額定電壓 UN1和和UN2 ：繞組正常工作時的電壓值：繞組正常工作時的電壓值2額定電流額定電流 IN1和和IN2：繞組長期允許的最大電流值：繞組長期允許的最大電流值4額定頻率額定頻率 f：50Hz2211NNNNNIUIUS單221133NNNNNIUIUS三四、電力變壓器的額定值與主要系列四、電力變壓器的額定值與

8、主要系列 單相變壓器的是單相變壓器的是相電壓；相電壓；三相變壓器的是三相變壓器的是線電壓。線電壓。 變壓器變壓器2021-11-19（二）電力變壓器的型號及主要系列（二）電力變壓器的型號及主要系列第一章第一章2021-11-1910/1000SL三相三相鋁線鋁線高壓邊額定電壓高壓邊額定電壓10kv額定容量額定容量1000kvA變壓器型號：變壓器型號：三相三相設(shè)計序號設(shè)計序號高壓邊額定電壓高壓邊額定電壓10kv額定容量額定容量500kvA變壓器型號：變壓器型號：S9 500 / 10組合式組合式冷卻方式冷卻方式高壓邊額定電壓高壓邊額定電壓10kv額定容量額定容量630kvA變壓器型號：變壓器型號

9、：Zb - F- 630/ 10變壓器變壓器2021-11-19任務(wù)任務(wù)2 2 單相變壓器的空載運行單相變壓器的空載運行 212121UUEENNkI2 = 0U2 = U20 = E2U1E1變壓器變壓器2021-11-191u2u1i2i單相變壓器單相變壓器+變壓器的磁路變壓器的磁路由硅鋼片疊成由硅鋼片疊成厚厚0.35mm 或或 0.5mm鐵心鐵心一次一次繞組繞組N1二次二次繞組繞組N2鐵心鐵心變壓器變壓器2021-11-19空載電流空載電流( (勵磁電流勵磁電流) )：占額定電流的：占額定電流的2%2%10%10%空載損耗空載損耗( (鐵心損耗鐵心損耗) )：磁滯損耗和渦流損耗：磁滯損耗

10、和渦流損耗銅損耗銅損耗繞組的損耗繞組的損耗 很小很小P = PFe PCu 可變損耗可變損耗 不變損耗不變損耗變壓器變壓器2021-11-19任務(wù)任務(wù)3 3 單相變壓器的負(fù)載運行單相變壓器的負(fù)載運行 變壓器變壓器2021-11-19KNNII11221結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比結(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比2、變電流：、變電流：1u2e1i1e1N2NZ2i四、變壓器的作用四、變壓器的作用1、變電壓、變電壓變壓器變壓器2021-11-193、變阻抗：、變阻抗：n應(yīng)用：應(yīng)用：阻抗匹配阻抗匹配n在電子電路中，為了在電子電路中，為了提高提高信號的信號的傳輸功率和效率傳輸功率和效率，常用變，常用變

11、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。率和效率，這種做法稱為阻抗匹配。LLLZkZNNINNUNNIUZ222121222111)()/(/變壓器變壓器2021-11-19KNNII11221KNNEEUU212121 變電壓變電壓變電流變電流LLRKR2變阻抗變阻抗變壓器變壓器2021-11-19五、變壓器的五、變壓器的運行特性運行特性 （一）變壓器的外特性（一）變壓器的外特性 和和 電壓變化率電壓變化率電壓變化率：電壓變化率： 反映電壓的穩(wěn)定性反映電壓的穩(wěn)定性 變壓器主要性能指標(biāo)變壓器主要性能指標(biāo)

12、 電力變壓器：電力變壓器： U= 2% 3%100U%2N22N UUU外特性外特性效率特性效率特性當(dāng)當(dāng) U1 = U1N，cos 2 不變時，不變時，U2 = f ( I2) 2-純電阻負(fù)載；純電阻負(fù)載；1-感性負(fù)載；感性負(fù)載；3-容性負(fù)載容性負(fù)載一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，的變化，U2 變化不多）變化不多）變壓器變壓器2021-11-19（二）變壓器的效率特性（二）變壓器的效率特性FeCu2212PPPPPP cos 2 不變時，不變時，效率效率 = f ( I2)； 電力變壓器，最大效率出現(xiàn)在電力變壓器，最大效率出現(xiàn)在I2=（0.50.7） I2N

13、變壓器變壓器2021-11-19 S1 = UN1IN1 S2 = UN2IN2 P1 = UN1IN1cos 1 P2 = UN2IN2cos 2 P = PFePCu (1) 銅損耗銅損耗 PCu = R1I12 + R2I22(2) 鐵損耗鐵損耗 PFe = PhPe P1P2 =100%變壓器變壓器2021-11-19任務(wù)任務(wù)4 4 三相變壓器三相變壓器 1、三相變壓器組：、三相變壓器組：三個獨立單相三個獨立單相變壓器組成的變壓器組變壓器組成的變壓器組tsinUum1)120tsin(Uum2)120tsin(Uum3 特點：三相之間只有電的聯(lián)系，沒有磁的聯(lián)系。特點：三相之間只有電的聯(lián)

14、系，沒有磁的聯(lián)系。 變壓器變壓器2021-11-19ABCXYZabczyx2、三相心式變壓器：、三相心式變壓器：鐵心為三相所共有的三相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。特點：三相之間既有電的聯(lián)系，又有磁的聯(lián)系。 變壓器變壓器2021-11-19繞組名稱繞組名稱首端首端末端末端中性點中性點高壓繞組高壓繞組A、B、CX、Y、ZN低壓繞組低壓繞組a、b、cx、y、zn變壓器變壓器2021-11-19原邊：原邊：Y YN D()副邊：副邊：y yn d 星形星形 三角形三角形pUUl P3UU l變壓器變壓器2021-11-19A311PUU CB1UKU

15、U312P bKUU12 ca+KUUUUUU 2P1P2P1P2133變壓器變壓器2021-11-19A311PUU CB1U22UUPabc+KUUUUUUPPPP333212121 GB: Yyn、Yd、YNd、Yy、YNy最常用的三種最常用的三種 變壓器變壓器2021-11-19變壓器變壓器2021-11-19例例6 有一帶電阻負(fù)載的三相變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下：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 , 繞組連接成繞組連接成 y。由試驗測得。由試驗測得: PFe =600 W，額定負(fù)載時的，額定

16、負(fù)載時的 PCu =2400W 。 試求試求 (1) 變壓器的額定電流；變壓器的額定電流； (2) 滿載時的效率。滿載時的效率。ANNN 144400310100U3SI322 A 629600031010033N1NN1.USI 變壓器變壓器2021-11-190033CuFe22119724006001010010100.PPPP 變壓器變壓器三、 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(jì)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(fù)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

17、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(biāo)么值相等，且短路阻抗角也相等。變壓器變壓器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：SIIIIIISIIIIIIZIUkUZIUkUIII2121則二次側(cè)電流為：LICSIISISISIISIIIIIILICSIISISII

18、SIISIIIIIIIIZZZZZkUkUIIIIZZZZZkUkUI1111變壓器變壓器 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(dāng)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。CI2.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

19、允許并聯(lián)。變壓器變壓器3.短路阻抗標(biāo)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。SIIIISIIZIZINSIINIINIIIINSININIIUZIIIUZIII*1:1:SIISIIIIZZ 可見，各臺變壓器所分擔(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。變壓器變壓器 變壓器運行規(guī)程規(guī)定：在任何一臺變壓器不過負(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)運行。又規(guī)定：阻抗標(biāo)么值不等的變壓器并聯(lián)運行時，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(dān)的電流同相位，要求各變壓器的短路阻抗