初級變壓器精品課件

1、初級變壓器第1頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一引述輸配電系統(tǒng)示意圖3.1520 kV35500 kV610 kV380 V / 220 V發(fā)電廠工廠發(fā)電機(jī)升壓變壓器高壓配電線區(qū)域配電所工廠（用戶）發(fā)電廠降壓變壓器降壓變壓器低壓配電線G高壓輸電線第2頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一概述：1、什么是變壓器：變壓器是一種通過電磁感應(yīng)原理，將一種交流的電壓、電流系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流的電壓、電流系統(tǒng)，進(jìn)行電能傳遞的靜止的電氣設(shè)備。概念：交流電、同頻率、靜止的。第3頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一一、電流的磁效應(yīng)及電磁

2、感應(yīng)定律回顧：電磁感應(yīng)定律：導(dǎo)體相對磁場作切割磁感線運(yùn)動(dòng)或者線圈中的磁通發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體或線圈中就會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢，當(dāng)導(dǎo)體或線圈是閉合回路的一部分，就會(huì)產(chǎn)生感生電流。動(dòng)電生磁；動(dòng)磁生電電流的磁效應(yīng)：電流周圍總是存在磁場，電流和磁場有著不可分割的聯(lián)系，磁場總是伴隨著電流而存在的。直流電周圍存在的是穩(wěn)衡磁場;交流電周圍存在的是交變磁場。2、變壓器的工作原理第4頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一二、線圈中磁通變化產(chǎn)生感生電動(dòng)勢 結(jié)論：當(dāng)穿過線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在線圈回路中就會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢和感生電流。NS插入NS拔出SN當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí)，線圈中有電流流過當(dāng)磁鐵拔出線圈時(shí)

3、，線圈中也有電流流過，但方向與插入時(shí)相反當(dāng)磁鐵靜止在線圈時(shí)，線圈中沒有電流流第5頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一三、法拉第電磁感應(yīng)定律1、內(nèi)容線圈的匝數(shù)，匝；N匝線圈的磁通變化量，Wb；磁通變化所需的時(shí)間，s；單匝線圈的磁通變化量，Wb；在 時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值，V。2、數(shù)學(xué)表達(dá)式 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與線圈中磁通變化的速度（即變化率）成正比。公式中的負(fù)號表示感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是企圖阻礙原磁通的變化。實(shí)際中判斷感應(yīng)電動(dòng)勢的方向還是楞次定律更方便，公式只用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。NS插入第6頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一四、自感現(xiàn)象與

4、互感現(xiàn)象由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。1、自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象，稱為互感現(xiàn)象。互感電動(dòng)勢：互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為互感電動(dòng)勢（eM）。iGBRP線圈1線圈22、互感現(xiàn)象自感電動(dòng)勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為自感電動(dòng)勢（eL）。第7頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一互感系數(shù)與兩線圈的結(jié)構(gòu)、磁介質(zhì)和相對位置有關(guān)。3、決定互感系數(shù)大小的因素2L1L如圖所示兩個(gè)線圈完全耦合時(shí)，互感系數(shù)最大1L2L如圖所示兩個(gè)線圈相互垂直時(shí)，互感系數(shù)最小L1線圈磁感線與L2線圈截面平行，互感系數(shù)最小（M=0）

5、L1線圈的磁感線同時(shí)穿過L2線圈，互感系數(shù)最大第8頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一四、軟磁材料、硬磁材料、矩磁材料的磁滯回線1）軟磁材料BH應(yīng)用：硅鋼片 （變壓器、電機(jī)、電磁鐵的鐵芯）鐵氧體（非金屬）（作高頻線圈的磁芯材料）特點(diǎn)：磁導(dǎo)率大、矯頑力小，容易磁化也容易去磁；磁滯回線包圍面積小，磁滯損耗小Hc純鐵，硅鋼坡莫合金(Fe，Ni)，鐵氧體等。第9頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一特點(diǎn)：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度（剩磁）大、矯頑力大； 不容易磁化、也不容易去磁； 磁滯回線寬、磁滯損耗大。2）硬磁材料應(yīng)用：作永久磁鐵 永磁喇叭BHHcBr鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷

6、合金第10頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一 應(yīng)用：用于記憶元件，當(dāng)正脈沖產(chǎn)生HHC使磁芯呈+B狀態(tài)，則負(fù)脈沖產(chǎn)生H HC使磁芯呈 B狀態(tài)，構(gòu)成了“0”與“1” 二進(jìn)制的兩個(gè)狀態(tài)。3）矩磁材料：特點(diǎn)：磁滯回線呈矩形狀，Br=BS ，Hc不大。錳鎂鐵氧體，鋰錳鐵氧體第11頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一五、渦流與渦流損耗1、渦流的產(chǎn)生當(dāng)鐵心線圈通過交流電流時(shí)，鐵心內(nèi)的交變磁通會(huì)產(chǎn)生感生電勢，進(jìn)而在鐵心內(nèi)引起環(huán)流。這些環(huán)流通常作渦流狀流動(dòng)，稱為渦流。（如圖所示）第12頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一2、渦流損耗：渦流使鐵心

7、發(fā)熱引起的損耗?？朔椒ǎ簽榱藴p小渦流損耗， 當(dāng)線圈用于一般工頻交流電時(shí)， 可將0.35 mm和0.5 mm片間相互絕緣的硅鋼片疊成鐵心， 如圖所示， 這樣將渦流限制在較小的截面內(nèi)流通。第13頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一2、變壓器的工作原理電磁感應(yīng)原理（動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電）3、變壓器的作用下頁第14頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一a、改變電壓：將一定數(shù)值的電壓轉(zhuǎn)換成同頻率的另一數(shù)值的電壓；b、改變電流；將一定數(shù)值的電流轉(zhuǎn)換成同頻率的另一數(shù)值的電流；c、阻抗變換：將一定數(shù)值的阻抗變換成另一數(shù)值的阻抗；d、改變相位：使輸入（原邊）與輸出（副邊

8、）的相位不同。例 電力變壓器例 電流互感器阻抗匹配變壓器的聯(lián)接組別3、變壓器的作用第15頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一一、按用途分類：電力變壓器：升壓變壓器、降壓變壓器（輸配電用）特殊電源用變壓器：電爐變壓器、電焊變壓器等調(diào)壓器：自耦變壓器、感應(yīng)變壓器儀用變壓器：電壓互感器、電流互感器試驗(yàn)變壓器：輸出特高壓以供設(shè)備耐壓試驗(yàn)用控制變壓器：機(jī)床控制變壓器等，通常容量很小第一節(jié) 變壓器的種類第16頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一二、按繞組數(shù)分類：自耦變壓器（次級繞組是初級繞組的一部分）雙繞組變壓器三繞組變壓器：可輸入（或輸出）兩種電壓（相當(dāng)于兩臺(tái)

9、變壓器作用）多繞組變壓器（見P366 例17-2）第17頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一按鐵芯形式按鐵芯結(jié)構(gòu)輻射形、漸開線等三、按鐵芯分類：按鐵芯形式按鐵芯結(jié)構(gòu)輻射形、漸開線等心式：P359 圖17-3（銅包鐵、下圖）殼式： P359 圖17-4 （鐵包銅）左圖中：1-鐵芯柱 2-上鐵軛 3-下鐵軛 4、5-高(外)低壓（內(nèi)）繞組第18頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一四、按相數(shù)分類：單相、三相、多相五、按冷卻方式分類：油浸式變壓器 油循環(huán)冷卻 干式變壓器 空氣流動(dòng)冷卻充氣式變壓器 用化學(xué)氣體冷卻，如六氟化硫（SF6）五、按冷卻方式分類：油浸式

10、變壓器 油循環(huán)冷卻 干式變壓器 空氣流動(dòng)冷卻充氣式變壓器 用化學(xué)氣體冷卻，如六氟化硫（SF6）第19頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一第二節(jié) 變壓器的銘牌數(shù)據(jù)（P356）一、型號如：SL31000/10三相鋁線設(shè)計(jì)序號額定容量KVA高壓側(cè)額定電壓KV型號：由漢語拼音組成的基本代號，由短橫線隔開，后兩組數(shù)字，前一組表示額定容量后一組表示額定電壓。第20頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一1、額定電壓額定電壓U1N/U2N單位為V或者kV。U1N為正常運(yùn)行時(shí)一次側(cè)應(yīng)加的電壓。U2N為一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)處于空載狀態(tài)時(shí)的電壓。二、變壓器的額定數(shù)據(jù)三相

11、變壓器中，額定電壓指的是線電壓第21頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一2、額定電流額定電流I1N/I2N單位為A或者kA。是變壓器正常運(yùn)行時(shí)所能承擔(dān)的電流。在三相變壓器中均代表線電流。第22頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一3、額定容量額定容量SN單位為VA/KVA/MVA SN為變壓器的視在功率。通常把變壓器一、二次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)為相同。三相：3SN=INUN單相：SN=INUN第23頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一4、額定頻率單位為Hz，fN=50Hz5、溫升變壓器在額定運(yùn)行時(shí)允許超出周圍的標(biāo)準(zhǔn)溫度環(huán)境溫度（40C

12、）的數(shù)值稱為溫升。溫升取決于絕緣材料的等級此外，銘牌上還會(huì)給出三相聯(lián)接組以及相數(shù)m/阻抗電壓Uk/型號/運(yùn)行方式/冷卻方式/重量等數(shù)據(jù)。此外，銘牌上還會(huì)給出三相聯(lián)接組以及相數(shù)m/阻抗電壓Uk/型號/運(yùn)行方式/冷卻方式/重量等數(shù)據(jù)。第24頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一第三節(jié) 變壓器的基本結(jié)構(gòu)（P358）一、三相電力變壓器的結(jié)構(gòu)繞組是變壓器的電路，鐵心是變壓器的磁路。二者構(gòu)成變壓器的電磁部分。變壓器主要部件是繞組和鐵心。第25頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一型式：心式（銅包鐵）殼式（鐵包銅） 材料：一般由0.35mm/0.5mm冷軋(也用熱軋)

13、硅鋼片疊成。(1)鐵心鐵心結(jié)構(gòu)圖鐵心交疊：相鄰層按不同方式交錯(cuò)疊放，將接縫錯(cuò)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。鐵心交疊：相鄰層按不同方式交錯(cuò)疊放，將接縫錯(cuò)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。第26頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一殼式用在小容量變壓器和電爐變壓器第27頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一心式結(jié)構(gòu)簡單工藝簡單；第28頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一心式三相心式；多應(yīng)用在電力變壓器第29頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一(2)繞組 一

14、般用絕緣扁銅線或圓銅線在繞線模上繞制而成。 繞組套裝在變壓器鐵心柱上， 低壓繞組在內(nèi)層，高壓繞組套裝在低壓繞組外層，以便于絕緣。第30頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一電力變壓器結(jié)構(gòu)圖除了電磁部分，還有油箱/冷卻裝置/絕緣套管/調(diào)壓和保護(hù)裝置等部件。變壓器的結(jié)構(gòu)第31頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一1-銘牌；2-信號式溫度計(jì)；3-吸濕器；4-油標(biāo)；5-儲(chǔ)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（繞組和鐵心）；14-接地板；15-小車第32頁，共40頁，2022年，5月2

15、0日，13點(diǎn)37分，星期一為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強(qiáng)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。 (3)油/油箱/冷卻/安全裝置變壓器油起兩個(gè)作用：在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用。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。變壓器的冷卻變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。第33頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一儲(chǔ)油柜使變壓器油與空氣接觸面變小,減緩了變壓器油的氧化和吸收空氣水分的速度。從而減緩了油的變質(zhì)。 11油箱/5儲(chǔ)油柜/7氣體繼電器/6為安全氣道。

16、儲(chǔ)油柜的作用變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，并流進(jìn)儲(chǔ)油柜中。第34頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一故障時(shí),熱量會(huì)使變壓器油汽化,觸動(dòng)氣體繼電器發(fā)出報(bào)警信號或切斷電源。 如果是嚴(yán)重事故，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。 11油箱/5儲(chǔ)油柜/7氣體繼電器/6為安全氣道。變壓器的故障保護(hù)第35頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一分接開關(guān): 變壓器為了調(diào)壓而在高壓繞組引出分接頭,分接開關(guān)用以切換分接頭,從而實(shí)現(xiàn)變壓器調(diào)壓。（5%）(4)調(diào)壓裝置10分接開關(guān)/5儲(chǔ)油柜/7氣體繼電器/6為安全氣道。變壓器的調(diào)壓第36頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一絕緣套管: 變壓器繞組引線需借助于絕緣套管與外電路連接，使帶電的繞組引線與接地的油箱絕緣。 (5)連接裝置8高壓套管/9低壓套管/7氣體繼電器/6為安全氣道。變壓器與外電路連接第37頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一變壓器的故障保護(hù)氣體繼電器、安全氣道變壓器的調(diào)壓分接開關(guān)變壓器與外電路連接高壓套管、低壓套管變壓器結(jié)構(gòu)小 結(jié)基本結(jié)構(gòu)（核心構(gòu)件）鐵心+繞組變壓器的冷卻油箱、儲(chǔ)油柜、油管第38頁，共40頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)37分，星期一二、變壓器的符號第39頁，共40頁，2022年，5月20