電機(jī)及電氣控制課件 第1講-變壓器

第1章變壓器的使用知道變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理；能夠讀懂變壓器銘牌；會儀用互感器的連接，并知道使用注意事項(xiàng)；能夠維護(hù)電力變壓器。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1.你見過或者用過變壓器嗎？在哪里見過？用過哪些類型的變壓器？2.你認(rèn)為變壓器的用途有哪些？電力變壓器控制變壓器電源變壓器三相干式變壓器三相干式變壓器接觸調(diào)壓器變壓器發(fā)展史01變壓器的雛形-感應(yīng)線圈1831年法拉第（原始的脈沖變壓器）02亨利變壓器1830年原始的雙心開路磁路雙繞組式脈沖變壓器03世界上第一只自耦變壓器1835年美國物理家佩奇變壓器發(fā)展史04第一個感應(yīng)火花（變壓器）1851年魯姆科爾夫05二次發(fā)電機(jī)1882年高蘭德-吉布斯二次發(fā)電機(jī)06早期變壓器變壓器發(fā)展史鏈接：/html/2017/0602/111058989.shtm變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本原理和分類--如何實(shí)現(xiàn)變壓的二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)--由哪幾部分組成（電路、磁路）三、變壓器的銘牌--如何定義，有什么作用一、變壓器的基本原理和分類1、基本工作原理以磁場為媒介，通過電磁感應(yīng)作用，把一種電壓的交流電轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種電壓的交流電。是最簡單的電機(jī)變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)以單相變壓器為例進(jìn)行介紹--1個鐵心，2個繞組--兩繞組只有磁耦合，沒有電聯(lián)系--只有通交流電才能工作！--兩個繞組匝數(shù)不同，電壓就不同！變壓原理變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)要點(diǎn)按繞組個數(shù)自耦變壓器雙繞組變壓器三繞組變壓器按相數(shù)單相變壓器三相變壓器變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)2、變壓器的分類按用途分類電力變壓器特殊變壓器儀用變壓器升壓變壓器、降壓變壓器電焊變壓器、整流變壓器電流互感器、電壓互感器等小功率變壓器阻抗變壓器等按冷卻方式油浸自冷干式空氣自冷油浸水冷油浸風(fēng)冷變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)干式油浸式變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)1、電力變壓器變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)2、自耦變壓器電壓互感器電流互感器變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)3、儀用互感器4、電子變壓器電爐變壓器整流變壓器電焊變壓器環(huán)型變壓器（音響）5、特種變壓器變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)主要組成：鐵芯、繞組、油箱、絕緣套管、冷卻裝置和保護(hù)裝置等。變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)圖182、散熱管1、油箱3、油枕4、高低壓絕緣套管5、油標(biāo)`6、起吊孔7、銘牌變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)1、磁路部分---鐵芯（變壓器的主磁路）--電工鋼片迭壓而成閉合磁路，包括鐵芯柱和鐵軛--為減少鐵損，片之間涂敷絕緣漆鐵軛鐵芯柱變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)注意迭壓方向！--整體鐵心：損耗大--迭片的目的：減少渦流--要保證磁通順著沖片方向走變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)繞組是變壓器的電路部分,因此對他的電氣、耐熱、機(jī)械等性能均有嚴(yán)格的要求，以保證變壓器的安全運(yùn)行。變壓器中，接到高壓電側(cè)繞組稱高壓繞組，接到低壓側(cè)的繞組稱低壓繞組。按高低壓繞組安放型式可分為:同心式交疊式高低壓線圈繞在同一鐵心柱上，同心排列。一般高壓線圈排在外側(cè)，低壓線圈排在內(nèi)側(cè)，這樣有利于對鐵心的絕緣。變壓器高低壓線圈間的絕緣，線圈與鐵心間的絕緣一般采用木紙或鋼紙板絕緣圓筒。2、電路部分---繞組（變壓器的電路）變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)繞組是變壓器的電路部分,因此對他的電氣、耐熱、機(jī)械等性能均有嚴(yán)格的要求，以保證變壓器的安全運(yùn)行。變壓器中，接到高壓電側(cè)繞組稱高壓繞組，接到低壓側(cè)的繞組稱低壓繞組。按高低壓繞組安放型式可分為:同心式交疊式是把變壓器的高低壓繞組分別繞成若干個“餅式”繞組，高低壓“餅式”繞組是交替地套裝在鐵心柱上，為便于絕緣，鐵心柱兩端靠近鐵軛外總是套裝低壓繞組。交疊式繞組因其結(jié)構(gòu)比較牢固，電氣上易構(gòu)成多條支路并聯(lián)，但絕緣較復(fù)雜，所以適用于低電壓、大電流負(fù)載。變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)用的是絕緣線包，線圈☆--一次線圈（原繞組）原端線圈☆--首尾符號：AX--單相變壓器，2個--接到電源上--二次線圈（副繞組）副端線圈☆--首尾符號：ax--接到負(fù)載上變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)4、油箱

油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。

5、絕緣套管

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。

3、變壓器油

電力變壓器的鐵芯和繞組都需浸在變壓器油中.變壓器油的作用是雙重的:①增強(qiáng)絕緣.②傳遞熱量散熱6、保護(hù)裝置

起到保護(hù)變壓器的作用。變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)變壓器大修變壓器的主要部件--油箱變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)油浸自冷強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式油浸風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)水冷--冷卻裝置變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)變壓器的主要部件--絕緣套管變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)變壓器附件安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(1)工序檢驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高壓套管安裝套管及電流互感器試驗(yàn)主要合格升高座安裝外觀檢查接線端子

牢固，無滲漏油放氣塞

升高座最高處安裝位置

正確絕緣筒裝配

正確、不影響套管穿入法蘭連接

緊密套管安裝套管檢查

清潔，無損傷，油位正常法蘭連接螺栓主要齊全，緊固引出線安裝穿線

順直、不扭曲110kV/220kV應(yīng)力錐

在均壓罩內(nèi)，深度合適引線與套管連接主要連接螺栓緊固，密封良好低壓套管安裝套管檢查

清潔，無損傷法蘭連接主要連接螺栓緊固電壓切換裝置無勵磁分接開關(guān)傳動連桿

回裝正確，轉(zhuǎn)動無卡阻指示器

密封良好有載分接開關(guān)分接頭位置與指示器指示主要對應(yīng)，且連鎖、限位正確油室密封

良好儲油柜安裝內(nèi)部檢查

清潔、無雜物膠囊或隔膜

無變形、損傷，且清潔膠囊或隔膜氣密性主要無泄漏膠囊口密封

無泄漏，呼吸通暢油位計(jì)檢查

反映真實(shí)油位變壓器附件安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(2)工序檢驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)呼吸器安裝連通管無堵塞、清潔油封油位在油面線處吸濕劑顏色正常壓力釋放閥安裝位置正確閥蓋及彈簧主要無變動電接點(diǎn)檢查動作準(zhǔn)確，絕緣良好氣體繼電器安裝校驗(yàn)主要合格繼電器安裝位置正確，無滲漏連通管升高坡度主要便于氣體排向氣體繼電器溫度計(jì)安裝溫度計(jì)校驗(yàn)制造廠已校驗(yàn)插座內(nèi)介質(zhì)及密封與箱內(nèi)油一致，密封良好測溫包毛細(xì)導(dǎo)管無壓偏、死彎，彎曲半徑＞50mm冷卻器安裝外觀檢查無變形,法蘭端面平整密封性試驗(yàn)主要按制造廠規(guī)定支座及拉桿調(diào)整主要法蘭面平行、密封墊居中不偏心受壓潛油泵結(jié)合面嚴(yán)密流速、差壓繼電器按制造廠規(guī)定風(fēng)扇牢固，葉片無變形閥門動作操作靈活，開閉位置正確外接管路內(nèi)壁清潔，流向標(biāo)志正確三、變壓器的銘牌（額定值）是指使用變壓器時(shí)，必須滿足的一些條件，如電壓☆也是設(shè)計(jì)的依據(jù)☆變壓器的銘牌必須標(biāo)注的項(xiàng)目：種類、標(biāo)準(zhǔn)代號、制造廠名、相數(shù)、額定容量、額定頻率、額定電壓、額定電流、聯(lián)結(jié)組號……☆變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)1、變壓器型號表示一臺變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級、冷卻方式等。2、額定容量--是視在功率，--原副方相等（因效率高）；--定價(jià)的依據(jù)變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)3、額定電壓--一次額定電壓：外加的額定電源電壓--二次額定電壓：一次側(cè)加額定電壓時(shí)，負(fù)載端空載電壓--三相時(shí)為線電壓變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)4、額定電流--單相時(shí)：--三相時(shí)：--三相時(shí)為線電流5、額定頻率我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz6、聯(lián)結(jié)組號---三相所特有的變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)需要注意2個問題：☆1、額定電壓對電器最重要要求：一定要按照額定值使用變壓器！2、各國電源標(biāo)準(zhǔn)不同--注意尺寸大小轉(zhuǎn)換--注意接線形式轉(zhuǎn)換變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)/home/monthfancy/read/id/7/rty/travtip.html7、冷卻方式變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)本節(jié)要點(diǎn)一、變壓器的基本原理和分類二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)三、變壓器的銘牌--只有同交流電才能工作！--兩個繞組匝數(shù)不同，電壓就不同！--鐵芯和繞組形成電磁上的耦合！--額定容量、額定電壓最重要！--使用時(shí)不能超過！變壓器的運(yùn)行特性一、標(biāo)幺值二、變壓器的外特性、電壓變化率三、變壓器的效率特性四、其他用途的變壓器一、標(biāo)幺值1、定義標(biāo)么值：是一種相對的單位值，指某一物理量的實(shí)際值與選定的同一單位的基準(zhǔn)值的比值，用公式表示為：標(biāo)么值=實(shí)際值基準(zhǔn)值例如：兩個電壓U1=99KV，U2=110KV選110KV作為電壓基準(zhǔn)值，則U1和U2的標(biāo)幺值為0.9和1。變壓器的運(yùn)行特性1、標(biāo)幺值無單位；2、所有物理量都可以用標(biāo)幺值表示，如速度、溫度、壓力等。3、基值選的不同，標(biāo)幺值也不同，必須先選定基值。標(biāo)么值=實(shí)際值基準(zhǔn)值注意表示方法：右上角加“*”變壓器的運(yùn)行特性2、基準(zhǔn)值的確定基準(zhǔn)值一般都選額定值。電壓電流變壓器的運(yùn)行特性3、優(yōu)點(diǎn)1)無論T的容量大小和電壓高低，同類型的T，用標(biāo)么值表示的參數(shù)和性能數(shù)據(jù)的變化范圍很小。2)采用標(biāo)么值，原副邊不需要折算3)可通過標(biāo)么值判斷運(yùn)行情況。變壓器的運(yùn)行特性5）額定電壓、額定電流的標(biāo)么值為1。三相變壓器的計(jì)算注意：（1）線電壓、線電流的標(biāo)么值與相電壓、相電流的標(biāo)么值相同。（2）計(jì)算時(shí)，阻抗的基值應(yīng)是相額定電壓比上相額定電流。4）采用標(biāo)么值時(shí)，某些物理具有相同的數(shù)值。變壓器的運(yùn)行特性缺點(diǎn)1.標(biāo)么值沒有單位，物理意義不明確。2.物理意義不同的量，標(biāo)么值可能相等。變壓器的運(yùn)行特性二、變壓器的外特性、電壓變化率1、變壓器的外特性變壓器的外特性是指原邊電壓=U1N和負(fù)載功率因數(shù)=常數(shù)時(shí)，副邊端(二次端)電壓隨負(fù)載電流變化而變化的曲線變壓器的運(yùn)行特性簡要分析：（用簡化的等效電路圖分析）由電路知識可得：變壓器的運(yùn)行特性2、電壓變化率

定義：當(dāng)原邊施加額定頻率的額定電壓時(shí)，副邊空載電壓與某一功率因數(shù)額定負(fù)載時(shí)的副邊電壓U2之差，對副邊額定電壓U2N的比值。用標(biāo)么值表示：

變壓器的電壓變化率反映了變壓器供電電壓的穩(wěn)定性。是變壓器的重要性能指標(biāo)。變壓器的運(yùn)行特性補(bǔ)充：電壓變化率數(shù)值有正負(fù)感性負(fù)載：阻性負(fù)載：容性負(fù)載：變壓器的運(yùn)行特性三、變壓器的效率特性1、變壓器的損耗變壓器在能量傳遞過程中，將產(chǎn)生銅耗和鐵耗，它們又各自包含有基本損耗和附加損耗。能量傳輸過程：輸入電磁副方負(fù)載由以上可知：一般認(rèn)為：鐵損不變損耗銅損可變損耗變壓器的運(yùn)行特性2、變壓器的效率及效率特性效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。

效率大小反映變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能的好壞，是表征變壓器運(yùn)行性能的重要指標(biāo)之一。變壓器的運(yùn)行特性效率特性：在功率因數(shù)一定時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載電流之間的關(guān)系η=f(β),稱為變壓器的效率特性。變壓器的運(yùn)行特性變壓器的運(yùn)行特性四、其他用途的變壓器1、自耦變壓器自耦的耦是電磁耦合的意思，自耦變壓器一次側(cè)、二次側(cè)之間有直接的電的聯(lián)系，它的低壓繞組就是高壓繞組的一部分。單相自耦變壓器三相自耦變壓器其他用途的變壓器其他用途的變壓器自耦變壓器的原理：電壓關(guān)系自耦變壓器的變比為其他用途的變壓器電流關(guān)系根據(jù)磁通勢平衡關(guān)系可知若忽略勵磁電流，可得流經(jīng)公共繞組上的電流為：

I=I2－I1其他用途的變壓器自耦變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)1．自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)（1）可改變輸出電壓。（2）用料省、效率高。2．自耦變壓器的缺點(diǎn)（1）因它一次側(cè)、二次側(cè)繞組是相通的，高壓側(cè)（電源）的電氣故障會波及低壓側(cè)，不安全。（2）如果在自耦變壓器的輸入端把相線和零線接反，雖然二次側(cè)輸出電壓大小不變，仍可正常工作，但這時(shí)輸出“零線”已經(jīng)為“高電位”，非常危險(xiǎn)。其他用途的變壓器規(guī)定：自耦變壓器不準(zhǔn)作為安全隔離變壓器用，而且使用時(shí)要求自耦變壓器接線正確，外殼必須接地。接自耦變壓器電源前，一定要把手柄轉(zhuǎn)到零位。接線正確接線錯誤其他用途的變壓器2、儀用互感器為了保證對電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須對電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和測量，但是一般的測量和保護(hù)裝置不能直接接入一次高壓設(shè)備，而需要將一次系統(tǒng)的高電壓和大電流按比例變換成低電壓和小電流，供給測量儀表和保護(hù)裝置使用。電壓互感器（voltagetransformer）

簡稱PT電流互感器（currenttransformer）

簡稱CT其他用途的變壓器(1)電流互感器其他用途的變壓器原邊由1匝和幾匝截面較大的導(dǎo)線構(gòu)成。利用原、副邊匝數(shù)不同，變成副邊的小電流，送儀表電流線圈測量或控制。副邊的額定電流規(guī)定為5A或1A。電流互感器是一個近似短路運(yùn)行的單相變壓器。I0很小其他用途的變壓器（1）副邊絕對不允許開路。開路時(shí)，原邊電流將成為勵磁電流，造成鐵損耗急劇上升，過熱，燒毀絕緣，并在副邊出現(xiàn)極高的電壓。（2）副邊可靠接地；注意其他用途的變壓器(2)電壓互感器其他用途的變壓器原邊由多匝導(dǎo)線構(gòu)成，接到被測的高電壓上。利用原、副邊匝數(shù)不同，把原邊高電壓變成副邊的低電壓，送儀表電流線圈測量或控制。副邊的額定電壓規(guī)定為100V。電壓互感器線圈阻抗大，近似開路，近似一個開路運(yùn)行的單相變壓器。其他用途的變壓器注意（1）副邊絕對不允許短路。正常運(yùn)行時(shí)，接近空載。短路時(shí)，電流將變得很大，引起繞組過熱而燒毀。（2）二次繞組連同鐵芯一起，必須可靠接地；其他用途的變壓器(3)電焊變壓器用途：電焊變壓器是作電焊電源用的變壓器，是一種特殊的降壓變壓器。其他用途的變壓器電焊變壓器的基本構(gòu)造1）帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器其他用途的變壓器電焊變壓器的輸出外特性其他用途的變壓器2）磁分路電焊變壓器其他用途的變壓器項(xiàng)目1電力變壓器的運(yùn)行維護(hù)任務(wù)1電力變壓器的容量選擇一般電力變壓器的容量可按下式選擇：

式中，S為變壓器容量；P為用電設(shè)備的總?cè)萘浚籏為同一時(shí)間投入運(yùn)行的設(shè)備實(shí)際容量與設(shè)備總?cè)萘康谋戎?，一般?.7左右；η為用電設(shè)備的效