變壓器知識精品課件

1、變壓器知識第1頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.1 三相變壓器的結(jié)構(gòu)特點三相組式變壓器體積小重量輕用于超高壓、特大容量場合三相芯式變壓器材料省效率高經(jīng)濟分析要點：鐵芯結(jié)構(gòu)磁路特點勵磁電流和磁通情況了解第2頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.1.1 組式各相磁路彼此獨立各相主磁通以各自鐵芯作為磁路。鐵芯獨立，磁路不關(guān)聯(lián)各相磁路的磁阻相同，當三相繞組接對稱的三相電壓時，各相的激磁電流和磁通對稱。由三臺完全相同（容量、變比）的單相變壓器按三相連接方式連接而成三相組成變壓器第3頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.1.

2、2 芯式各相磁路彼此相關(guān)通過中間三個芯柱的磁通等于三相磁通的總和。當外施電壓為對稱三相電壓，三相磁通也對稱，其總和A+B+c=0，即在任意瞬間，中間芯柱磁通為零。在結(jié)構(gòu)上省去中間的芯柱第4頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二三相三鐵芯柱變壓器三相鐵心互不獨立 三相磁路互相關(guān)聯(lián) 中間相的磁路較短，令外施電壓為對稱三相電壓，三相激磁電流也不完全對稱，中間相激磁電流較其余兩相為小。與負載電流相比激磁電流很小，如負載對稱，三相電流基本對稱。中間相磁路短，磁阻小，激磁電流較小 （F=R）第5頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.2 變壓器的額定值額定電壓U1

3、N/U2N由制造廠所規(guī)定的變壓器在空載時額定分接頭上的電壓保證值。單位為V或kV。當變壓器初級側(cè)在額定分接頭處接有額定電壓U1N，次級側(cè)空載電壓即為次級側(cè)額定電壓U2N。對于三相變壓器而言，銘牌上的額定電壓是指線電壓額定頻率50 Hz掌握第6頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.2 變壓器的額定值額定容量 SN制造廠所規(guī)定的在額定條件下使用時輸出能力的保證值。單位為VA或kVA。對于三相變壓器而言是指三相的總?cè)萘恳曉诠β省?由于效率高，原、副方的額定容量設(shè)計得相等，與體積、用銅量有關(guān)掌握第7頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.2 變壓器的額

4、定值額定電流 I1N/I2N額定容量除以各繞組的額定電壓所計算出來的線電流值。單位用A或kA。 掌握單相變壓器三相變壓器注意：對三相變壓器，額定電壓和電流值均指線值，額定容量為三相的總?cè)萘浚ú皇怯泄β剩┑?頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.3 變壓器的變比和參數(shù)測定定義：一次繞組感應(yīng)電動勢E1對二次繞組感應(yīng)電動勢E2之比實用：了解次級空載時端點電壓講解：升壓與降壓第9頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.3 變壓器的變比和參數(shù)測定一次繞組匝數(shù)N1的確定Bm磁密最大值（T第10頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6

5、.4 變壓器的工作原理空載運行負載運行等效電路掌握注意：正方向的規(guī)定第11頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二電壓u1與電流i0同方向磁通正方向與電流正方向符合右手螺旋定則e的正方向與電流同方向。e1=N1d/dt例如正在增加，d/dt為正值，e1 N1d/dt0為負值，若外電路能使e1產(chǎn)生電流，其電流方向必與i0正方向相反，該電流產(chǎn)生磁通，與方向相反，起阻止增加的作用，即符合楞次定律。箭頭方向來表示正方向規(guī)定電流的正方向與該電流所產(chǎn)生的磁通正方向符合“右手螺旋”定則，規(guī)定磁通的正方向與其感應(yīng)電勢的正方向符合“右手螺旋”定則。電流正方向與電勢正方向一致。正方向的規(guī)定第12頁

6、，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.4.1 變壓器的空載運行空載：原邊接額定電壓u1n電源，副邊開路原邊繞組電流i0為空載電流，產(chǎn)生空載勵磁磁勢F0=I0N1產(chǎn)生磁通磁通分為兩部分主磁通流徑閉合鐵心，同時匝鏈了原邊和副邊繞組,并感應(yīng)出電勢e1和e2。是變壓器傳遞能量的主要媒介漏磁通1，僅與原邊繞組匝鏈，通過變壓器油或空氣形成閉路。 變壓器鐵心由高導(dǎo)磁材料硅鋼片制成（導(dǎo)磁系數(shù)r2000)，大部分磁通都在鐵心中流動，主磁通約占總磁通的99以上，而漏磁通占總磁通的1以下。掌握第13頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.4.1 變壓器的空載運行空載：

7、原邊接額定電壓u1n電源，副邊開路原邊繞組電流i0為空載電流，產(chǎn)生空載勵磁磁勢F0=I0N1產(chǎn)生磁通空載激磁電流 Im： 磁化電流分量I0w: 產(chǎn)生磁通，超前電勢E1 90，無功性質(zhì) 鐵耗電流分量I0r：供給渦流損耗和磁滯損耗，有功性質(zhì)空載電勢 E1:掌握第14頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.4.1 變壓器的空載運行空載電勢 E1:掌握Rm勵磁電阻等效鐵耗Xm勵磁電抗反映主磁通第15頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二I0wI0rjImxmImrm-鐵耗角空載相量圖第16頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.4.2

8、負載運行N1N2變壓器的初級、次級繞組沒有電的聯(lián)系，功率傳遞依靠互感。在功率傳遞過程中應(yīng)滿足能量守恒，在電路上需滿足電壓平衡、磁路上需滿足磁勢平衡。第17頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二負載時的磁勢平衡二次電流的影響次級電流的存在、建立起次級磁勢，它也作用在鐵芯磁路上。試圖改變原有的磁勢平衡狀態(tài)，迫使主磁通變化，導(dǎo)致電勢也隨之改變。電勢的改變又破壞已建立的電壓平衡，迫使原電流隨之改變，直到電路和磁路又達到新的平衡為止。（磁勢平衡式）負載時作用在主磁路上的全部磁勢應(yīng)等于產(chǎn)生磁通所需的激磁磁勢。u14.44fN1m第18頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期

9、二當有負載電流時：初級電流I1應(yīng)包含有二個分量。其中I0用以激勵主磁通。I1L所產(chǎn)生負載分量磁勢I1LN1，用以抵消次級磁勢I2N2對主磁路的影響。激磁電流的值決定于主磁通 m，即決定于E1或端電壓U1。初級、次級電流間的約束關(guān)系忽略激磁電流：第19頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二負載時的電勢平衡第20頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.4.3 變壓器的等效電路變壓器的繞組歸算 歸算為1：1 的變壓器 P289圖4-53等效電路第21頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二變壓器的歸算繞組歸算用一假想的繞組替代其中一個繞組使成

10、為k1的變壓器。歸算量在原符號加上標號 區(qū)別，歸算后的值稱為歸算值或折算值。原則：歸算不改變實際變壓器內(nèi)部的電磁平衡關(guān)系第22頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二負載后的等效電路注意：由等效電路寫出電勢平衡式正方向了解各參數(shù)的含義第23頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二近似等效電路把激磁支路移至端點處。計算時引起的誤差不大：變壓器的激磁電流(即空載電流)為額定電流的3-8，（大型變壓器不到1）。第24頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二簡化等效電路簡化等效電路：略去激滋電流（支路）常用于定性分析第25頁，共50頁，2022年，5月2

11、0日，5點11分，星期二4.6.5 變壓器電壓調(diào)整率的定義由于變壓器內(nèi)部存在著電阻和漏抗(原因)，負載時產(chǎn)生電阻壓降和漏抗壓降，導(dǎo)致次級側(cè)電壓隨負載電流變化而變化（結(jié)果）。電壓變化程度通常用電壓變化率表示設(shè)外施電壓為額定電壓，取空載與額定負載兩種情況下的次級側(cè)電壓的算術(shù)差與空載電壓之比定義為電壓變化率(又稱電壓調(diào)整率)掌握第26頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二電壓變化率與負載性質(zhì)U與負載電流的功率因數(shù)有關(guān)與負載電流的大小也有關(guān)第27頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.6 變壓器空載合閘時產(chǎn)生沖擊電流的原因現(xiàn)象： 合閘瞬間有超過額定電流的沖擊電

12、流（大大超過正常的空載電流）原因：鐵芯的飽和現(xiàn)象和剩磁的存在。影響：使保護誤動作，影響合閘了解第28頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二1. 合閘瞬間的勵磁電流勵磁電流瞬時值im：忽略r1im。假設(shè)電感為常數(shù)Lav，則：第29頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二1. 合閘瞬間的勵磁電流磁通的解，包括穩(wěn)態(tài)分量1和瞬態(tài)分量1 ：接通電源瞬間=0接通電源瞬間=90暫態(tài)磁通與合閘相角有關(guān)；考慮剩磁（20%-30%）后，磁通最大值更大。由磁化曲線確定需要的激磁電流p291(圖4-57)第30頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二2. 空載合閘過電

13、流的影響數(shù)倍于額定電流，小于短路電流，對變壓器本身無直接危害合閘開始后數(shù)周期內(nèi)的沖擊電流可能使變壓器的保護裝置誤動作措施：合閘使串如限流電阻，（1）限制沖擊電流；（2）使其快速衰減。第31頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.7 變壓器的效率的最大效率了解定義：輸出功率與輸入功率之比輸入功率應(yīng)該是輸出功率與全部損耗之和轉(zhuǎn)換能量過程中同時產(chǎn)生損耗：初級繞組銅耗pcu1=I12r1次級繞組銅耗pcu2i22r2鐵芯損耗pFeIm2rm 全部損耗為p=P2/P1=P2/(P2+ p)=(P1- p)/P1第32頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二間接法計

14、算效率_損耗分離法由空載試驗和短路試驗測出空載和額定電流時的短路損耗,可計算出任意給定負載時的效率第33頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二效率大小與負載大小和功率因數(shù)有關(guān)意義：當可變損耗等于不變損耗時效率達到最大最大效率的極值條件：第34頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.8 三相變壓器不同連接組中的電勢和電流波形激磁要求：磁通和電勢為正弦波形；勵磁電流：尖頂波形，含有諧波（3次最大）關(guān)鍵：若三次諧波電流在繞組中不能流通，則產(chǎn)生的磁通和感應(yīng)的電勢為非正弦形了解第35頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二3次諧波電流的性質(zhì)大小相

15、等相位一致第36頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二連接組與3次諧波電流Y形：i3a+i3b+i3c=0 =i3a=i3b=i3c=0YN形：i3a+i3b+i3c=i0 =i3a=i3b=i3c=1/3 i0D形：i3a=i3b=i3c第37頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.8.1 YN,y或D,y連接組三次諧波電流可以在原邊流通，則三相磁通和感應(yīng)電勢均呈（接近）正弦波形第38頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.8.2 Y,y連接組初級為Y連接，激磁電流中所必需的三次諧波電流分量不能流通磁化電流正弦形磁通波近似于平

16、頂波在各次諧波磁通中以三次諧波磁通幅度最大分析：3次諧波磁通能否流通及其影響第39頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二三次諧波磁通與基波磁通有相同磁路，其磁阻較小，相電勢中三次諧波電勢相當大。其振幅可達基波振幅的50一60。導(dǎo)致電勢波形嚴重畸變。所產(chǎn)生的過電壓有可能危害線圈絕緣。規(guī)定：三相變壓器組不能接成Y，y運行。思考：相電勢中存在三次諧波電勢，則線電勢的波形如何？三次諧波電勢，大小相等，相位一致，則線電勢中相互抵消。線電勢呈正弦形1 三相組式變壓器第40頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二2 三相鐵芯式Y(jié)，y連接三次諧波電流不能流通，有三次諧波磁通存

17、在磁路特點：三相鐵芯式變壓器的三相磁路彼此相關(guān)，各相的三次諧波磁通在時間上是同相位第41頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二三次諧波磁通的路徑鐵芯周圍的油、油箱壁和部分鐵軛特點：磁阻較大，三次諧波磁通及其三次諧波電勢很小磁通接近正弦，相電勢接近于正弦波形三相鐵芯式變壓器可以接成Y，y三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁，在其中感應(yīng)電勢，產(chǎn)生損耗，會引起油箱壁局部過熱容量限制在1800kVA以下第42頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.8.3 三相變壓器Y，d連接次級側(cè)三角形接法：對三次諧波電勢短路，在三角形電路中產(chǎn)生的三次諧波電流（環(huán)流）。該環(huán)流（供給勵磁電流

18、中所需的3次諧波電流分量）對原有的三次諧波磁通起去磁作用，三次諧波電勢被削弱，量值是很小的。相電勢波形接近正弦波形。由初級側(cè)提供了磁化電流的基波分量，由次級側(cè)提供了磁化電流的三次諧波分量。在高壓線路中的大容量變壓器需接成Y，d基波電勢形成環(huán)流？分析點：一次側(cè)相電流中是否有三次諧波電流？磁通中有無三次諧波一次側(cè)線電流、相電勢與線電勢中有無三次諧波二次側(cè)電勢、電流中是否存在三次諧波第43頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二4.6.9 判斷三相連接組別用初級、次級繞組的線電勢相位差來表示與繞組的接線方法和繞組的極性端標志方法有關(guān)了解第44頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二Y，y0連接同極性端相同首端標志初級、次級相電勢同相位，次級側(cè)線電勢Eab與初級側(cè)線電勢EAB同相位。第45頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二Y，d11 Y，d1Eab滯后EAB 330 Eab滯后EAB 30區(qū)別：低壓繞組的連接次序不同第46頁，共50頁，2022年，5月20日，5點11分，星期二標準組