電機(jī)原理與維修 變壓器PPT課件

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1、2022-5-19125、按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分類，可分為油浸式變壓器（包括油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸強(qiáng)迫油循環(huán)式）、干式變壓器、充氣式變壓器。6、電力變壓器按容量大小通常分為小型變壓器（容量為10630kVA）、中型變壓器（容量為8006300kVA）、大型變壓器（容量為800063000kVA）和特大型變壓器（容量在90000kVA及以上）。下面是我收集的一些變壓器圖片：第1頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-192第2頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-193第3頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-194第4頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-195第5頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-196第6頁(yè)/共115頁(yè)2022-5

2、-197第7頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-198第8頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-199第9頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-1910第10頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-1911第11頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-1912第12頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-1913第13頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19142-1 變壓器的基本工作原理和結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本工作原理第14頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19152-1 如上圖，若一次繞組一側(cè)加交流電源U1,那么一次繞組中將有交流電流流過(guò)。從而在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，進(jìn)而在一二次繞組中產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)e1和e2。據(jù)電磁感應(yīng)定律： 1122deNdtdeNdt 第15頁(yè)/共

3、115頁(yè)2022-5-19162-1.1若忽略繞組的漏電抗壓降，設(shè)一二次繞組耦合系數(shù)為一，不考慮繞組的電阻壓降，則一二次繞組的端電壓：于是：111222dueNdtdueNdt 111222ueNueN第16頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19172-1.1二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)第17頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19182-1.21、鐵心和繞組：變壓器中最主要的部 件，他們構(gòu)成了變壓器的器身。 1）鐵心：構(gòu)成了變壓器的磁路，同時(shí)又是套裝繞組的骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構(gòu)成。鐵心柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來(lái)形成閉合磁路。 鐵心材料：為了提高磁路的導(dǎo)磁性能，減少鐵心中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用

4、高磁導(dǎo)率的磁性材料硅鋼片疊成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，其厚度為0.350.5mm，兩面涂以厚0.020.23mm的漆膜，使片與片之間絕緣。第18頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19192-1.2鐵心型式 ：變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有心式、殼式等形式。殼式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面，如圖所示。心式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是鐵心柱被繞組包圍，如圖所示。殼式結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度較好，但制造復(fù)雜，心式結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，繞組的裝配及絕緣比較容易，電力變壓器的鐵心主要采用心式結(jié)構(gòu)。第19頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19202-1.2第20頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19212-1.2 鐵心疊裝 ：變壓器的鐵心一般是由剪成一定

5、形狀的硅鋼片疊裝而成。為了減小接縫間隙以減小激磁電流，一般采用交錯(cuò)式疊法，使相鄰層的接縫錯(cuò)開(kāi)。 鐵心截面:鐵心柱的截面一般作成階梯形，以充分利用繞組內(nèi)圓空間。容量較大的變壓器，鐵心中常設(shè)有油道，以改善鐵心內(nèi)部的散熱條件，如圖所示。第21頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19222-1.2當(dāng)采用冷軋硅鋼片時(shí)，由于順著碾壓方向?qū)Т畔禂?shù)高，損耗小，故用斜切鋼片的疊裝方法。（1-7） 鐵心柱的截面在小容量變壓器中常用方形或矩形，大型變壓器用階梯截面。直徑超過(guò)380mm時(shí)，還有冷去油道。 漸開(kāi)線性鐵心（2-10）第22頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19232-1.2 2）繞組繞組：繞組是變壓器的電路部分，它由銅

6、或 鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成 。 一次繞組（原繞組）：輸入電能 二次繞組（副繞組）：輸出電能 他們通常套裝在同一個(gè)心柱上，一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，一次繞組的電能就可傳遞到二次繞組，且使一、二次繞組具有不同的電壓和電流。 第23頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19242-1.2 其中，兩個(gè)繞組中，電壓較高的我們稱為高壓繞組，相應(yīng)的電壓較低的稱為低壓繞組。從高、低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看，變壓器的繞組又可分為同心式、交迭式。由于同心式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，所以，國(guó)產(chǎn)的均采用這種結(jié)構(gòu)，交迭式主要用于特種變壓器中。第24頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19252-1.2 3）油箱及冷卻裝置 油

7、浸變壓器的器身在充滿油的油箱里。變壓器油既是絕緣介質(zhì)，又有散熱的功能。小容量變壓器采用平板式油箱，容量稍大時(shí)采用排管式油箱。 當(dāng)排管不能滿足散熱要求時(shí)，先將排管做成散熱器，再安裝在油箱上。大型變壓器采用強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻等方式。 4）絕緣套管 將線圈的高低壓引線引到箱外的絕緣裝置，第25頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19262-1.2 起著對(duì)地絕緣和固定引線的作用?？煞譃椋杭兇盘坠?、空心充氣或充油套管和電容式套管。 5）保護(hù)裝置 （1）儲(chǔ)油柜（油枕）：油保護(hù)裝置，柜內(nèi)油面高度隨變壓器的熱脹冷縮而變動(dòng)。他的作用是保證變壓器的油箱內(nèi)充滿油，減少油和空氣的接觸面積，降低油老化的速度。 （2）吸濕器（呼吸器

8、）：內(nèi)有硅膠或活性氧化鋁，吸收進(jìn)入儲(chǔ)油柜的水分。第26頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19272-1.2（3）安全氣道（防爆筒）：一個(gè)長(zhǎng)鋼圓筒，端口處有一定厚度的玻璃板或酚醛紙板，下端與油箱相連通。當(dāng)變壓器內(nèi)壓力驟增時(shí)，氣流沖破玻璃或酚醛紙板，避免造成爆裂?，F(xiàn)一般改用壓力釋放閥。（4）凈油器（5）氣體繼電器 此外，變壓器還有調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)和測(cè)溫及溫度控制裝置。第27頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19282-1.3變壓器的銘牌三、變壓器的銘牌 1.變壓器的型號(hào)（表2-1） SL-500/10 SFPL-63000/300 2.額定值 視在功率：在交流線路中，電壓與電流有效值的乘積。 視在功率2=有功功率

9、2+無(wú)功功率2 第28頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19292-2變壓器的空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行一、變壓器的空載運(yùn)行 空載運(yùn)行：是指變壓器原繞組接到額定電壓、額定頻率的電源上，副繞組開(kāi)路時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。 1.空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系第29頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19302-2.1 主磁通： 漏磁通： 2.電壓、電動(dòng)勢(shì)和磁通的關(guān)系 在研究變壓器問(wèn)題時(shí)，一般將一次繞組看成一次測(cè)電源的負(fù)載；將二次側(cè)看成變壓器負(fù)載的電源。 （1）.按習(xí)慣方式規(guī)定方向： 1）在負(fù)載支路，電流的正方向與電壓降的正方向一致，而在電源支路，電流的正方向與電動(dòng)勢(shì)的正方向一致；第30頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19312-2.1 2）磁

10、通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定則； 3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。 （2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通之間的關(guān)系 假定主磁通按正弦規(guī)律變化，即 =msint 根據(jù)電磁感應(yīng)定律和對(duì)正方向規(guī)定，一、二次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為;第31頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19322-2.1即：其有效值：01111cossin(90 )mdeNNtEtdt02222cossin(90 )mdeNNtEtdt0111111cossin(90 )mdeNNtEtdtmmfNNE11144.42第32頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19332-2.1mmfNNE22244. 42m

11、mfNNE1111144. 42第33頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19342-2.1 （3）電動(dòng)勢(shì)平衡方程式： 根據(jù)對(duì)正方向的規(guī)定，可以得到空載時(shí)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式： 將漏感電動(dòng)勢(shì)寫(xiě)成壓降的形式 ： 于是：10111RIEEU01011IIEjxLj101111001ZIxjREEIIU第34頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19352-2.1 式中 Z1=R1+ I1原繞組的漏阻抗。 對(duì)于電力變壓器，空載時(shí)原繞組的漏阻抗壓降I0Z1很小，其數(shù)值不超過(guò)U1的0.2%，將I0Z1忽略，則上式變成： 在副方，由于電流為零，則副方的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于副方的空載電壓，即：11EU220EU第35頁(yè)/共115頁(yè)20

12、22-5-19362-2.1(4)變壓器的變比： 在變壓器中，原、副繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1和E2之比稱為變壓器的變比，用K表示，即： 上式表明，變壓器的變比等于原、副繞組的匝數(shù)比。當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由于U1E1 ，U20E2，故可近似地用空載運(yùn)行時(shí)原、副方的電壓比來(lái)作為變壓器的變比，即:21212144.444.4NNfNfNkmmEENNOUUUUk2121第36頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19372-2.1 3.空載電流和空載損耗 （1）空載電流： 變壓器空載運(yùn)行時(shí)原繞組中的電流I0主要用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，又稱為勵(lì)磁電流.空載電流主要分為兩部分，一是磁化電流I0r,單純起勵(lì)磁作用，不消耗有功功率

13、，稱為空載電流的無(wú)功分量。另一部分是鐵耗電流I0a，因磁滯和渦流損耗引起，為空載電流的有功分量。 磁化電流一般比鐵耗電流大10倍左右，空載電流幾乎屬于無(wú)功電流。第37頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19382-2.1 （2）空載損耗： 空載損耗絕大部分是鐵心損耗，只有極少部分為繞組的銅損耗。鐵心損耗主要是在交變磁場(chǎng)下產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗與電源頻率的一次方和鐵心最大磁通密度的平方成正比。 4.空載運(yùn)行時(shí)的向量圖和等效電路 1)空載時(shí)的向量圖: 我們已知101111001ZIxjREEIIU第38頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19392-2.1繪圖步驟(p54）:第39頁(yè)/共115頁(yè)202

14、2-5-19402-2.1 從向量圖可見(jiàn)，空載電流與電源電壓的相位差為900，因此空載時(shí)變壓器的功率因數(shù)很低。 （2）等效電路 為分析方便，可以用一個(gè)既能保持變壓器原來(lái)內(nèi)部的電磁關(guān)系不變，又便于工程計(jì)算的線性電路來(lái)代替實(shí)際變壓器，這種電路稱為等效電路。令：101100()mmmEjI xEI ZIrjx 第40頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19412-2.1則有：如圖2-20： r1是原繞組的電阻,X1是對(duì)應(yīng)原繞組漏磁路磁導(dǎo)的電抗，它們數(shù)值很小且為常數(shù)。 但rm、Xm卻受鐵心飽和度的影響，不是常數(shù)。對(duì)電力變壓器來(lái)說(shuō)，由于漏阻抗遠(yuǎn)小于勵(lì)磁阻抗，所以可以把一次漏阻抗忽略不計(jì)?？梢?jiàn)空載電流主要取決于勵(lì)

15、磁阻抗的大小，一般希望空載電流越小越好，所以變壓器采用高導(dǎo)磁材料，以增大Zm。101011()()mmmUIzzIrjxrjx第41頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19422-2.2變壓器的負(fù)載運(yùn)行二、變壓器的負(fù)載運(yùn)行 當(dāng)變壓器原方接入交流電源，副方接上負(fù)載時(shí)的運(yùn)行方式稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。第42頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19432-2.2 1.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 當(dāng)二次側(cè)接上負(fù)載，二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將在二次繞組中產(chǎn)生電流I2, I2流過(guò)二次繞組將產(chǎn)生磁通勢(shì)。此時(shí)，鐵心中的磁通勢(shì)將由一二次繞組共同決定。由于電源電壓和頻率都為常數(shù)，相應(yīng)磁通基本不變。因此由空載到負(fù)載，一次繞組中電流將增加一個(gè)分量I

16、，以平衡二次繞組產(chǎn)生的作用。即：11220I NI N第43頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19442-2.2 2.負(fù)載運(yùn)行的基本方程式 （1）磁通勢(shì)平衡方程式 負(fù)載是一二次繞組產(chǎn)生的合成磁通勢(shì)和空載時(shí)產(chǎn)生的主磁通的勵(lì)磁磁通勢(shì)基本相等。即： 可以推得： 1201 12 21 0FFFN IN IN I 2120121020201111()()LNIIINNIIIIIIINk 第44頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19452-2.2 其中： 由于I0遠(yuǎn)小于I1,所以可以忽略。即有： （2）電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 在原方，電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為：2112,LINIkkN 21IIk11.1.111.1.1.)(ZI

17、EjxRIEU第45頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19462-2.2 在副方，電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為： 綜上，負(fù)載時(shí)： 22.2.222.2.2.)(ZIEjxRIEU.11111.22222112210121022()()mLUEIRjxUEIRjxNININIEk EEIZUIZ 第46頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19472-2.2 3.繞組折算與等效電路 （1）繞組折算：由于原、副繞組的匝數(shù)，原、副繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)12，這就給分析變壓器的工作特性和繪制相量圖增加了困難。為了克服這個(gè)困難，常用一假想的繞組來(lái)代替其中一個(gè)繞組，使之成為變比k=的變壓器，這樣就可以把原、副繞組聯(lián)成一個(gè)等效電路，從而大

18、大簡(jiǎn)化變壓器的分析計(jì)算。這種方法稱為繞組折算。折算后的量在原來(lái)的符號(hào)上加一個(gè)上標(biāo)號(hào)“”以示區(qū)別。通常將二次折算到一次側(cè)。第47頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19482-2.2 折算的本質(zhì)：在由副方向原方折算時(shí)， 由于副方通過(guò)磁動(dòng)勢(shì)平衡對(duì)原方產(chǎn)生影響，因此，只要保持副方的磁動(dòng)勢(shì)不變，則變壓器內(nèi)部電磁關(guān)系的本質(zhì)就不會(huì)改變。即折算前后副方對(duì)整個(gè)回路的電磁關(guān)系的影響關(guān)系不能發(fā)生變化！副方各量折算方法如下： 1）二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的折算值：于折算前后主磁通和漏磁通均未改變，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系可得.122212NEEk EEN.22.EkE第48頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19492-2.2 2）二次側(cè)

19、電流的折算值: 3）二次側(cè)漏阻抗的折算值：根據(jù)折算前后副繞組的銅損耗不變的原則：.2221ININ.22221NIIINk第49頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19502-2.2得：222 22222222222222222222222222222()()()()LLLI rI rIrrk rIIxxk xIZrjxkrjxk ZIZZk ZI無(wú)功損耗:漏阻抗為：負(fù)載阻抗：第50頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19512-2.2 （2）等效電路 ：經(jīng)過(guò)折算120111112222212022()()mLIIIUEI rxUEIrxEEI ZUI Z 第51頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19522-2.2

20、等效電路如圖T型電路：第52頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19532-2.2 考慮到ZmZ1，I1NI0，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，變化很小，可以認(rèn)為不隨負(fù)載的變化而變化。這樣，便可把T型等效電路進(jìn)行簡(jiǎn)化處理： 第53頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19542-2.2 4.變壓器負(fù)載時(shí)的向量圖 通常在做定性分析時(shí)用相量圖比較形象直觀，而在做定量計(jì)算時(shí)用等效電路比較簡(jiǎn)便（圖2-24）。12121212112KkkkkKZZZrxrrrxxxIIUI ZU 第54頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19552-2.2向量圖：第55頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19562-3 變壓器的工作特性 變壓器的工作特性主要指其外特性和

21、效率特性，主要指標(biāo)有電壓變化率和效率。 一、變壓器的外特性和電壓變化率 1.變壓器的外特性；當(dāng)變壓器的電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，二次端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律。即U2=f(I2).第56頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19572-3.1變壓器的外特性和電壓變化率外特性曲線：第57頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19582-3.1 2.電壓的變化率 電壓變化率反映了變壓器供電電壓的穩(wěn)定性，一定程度上反映了電能的質(zhì)量。2 0222221211 0 0 %1 0 0 %1 0 0 %NNNNNUUUUUUUUUU第58頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19592-3.1由簡(jiǎn)化等效電路：變壓器的負(fù)載系數(shù)12

22、11212112121100%cossin100%cossin100%NNkkNNkNkNUUUUI rI rUIrIrU第59頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19602-3.2變壓器的損耗、效率和效率特性 1.變壓器的損耗 變壓器沒(méi)有機(jī)械損耗，變壓器損耗主要包括鐵損耗和1、2次繞組的銅損耗兩部分。95%，99%。 （1）鐵損耗:基本鐵損耗為鐵心中的渦流和磁滯損耗，取決于磁通密度的大小磁通交變的頻率和硅鋼片的質(zhì)量。附加鐵損耗包括有鐵心疊片堅(jiān)決緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等，較小。 鐵損耗與一次側(cè)外加電源電壓大小有關(guān)，與負(fù)載大小無(wú)關(guān)。又稱不變損耗。第60頁(yè)/共115頁(yè)2

23、022-5-19612-3.2 （2）銅損耗：基本銅損耗是電流在一二次繞組上電阻的損耗，附加銅損耗包括以集膚效應(yīng)一起導(dǎo)線等截面積變小而增加的損耗以及漏磁場(chǎng)在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅損耗的大小與負(fù)載電流的平方成正比，所以又稱為“可變損耗”。集膚效應(yīng)又叫趨膚效應(yīng),當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),電流將集中在導(dǎo)體表面流過(guò),這種現(xiàn)象叫集膚效應(yīng)。2.變壓器的效率及效率特性第61頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19622-3.2 變壓器原邊從電網(wǎng)吸收電功率P1，其中很小部分功率消耗在原繞組的電阻上(pcu1=mI12R1)和鐵心損耗上 (pFe=mI02Rm)。其余部分通過(guò)電磁感應(yīng)傳給副繞組，稱為電磁功率PM。副

24、繞組獲得的電磁功率中又有很小部分消耗在副繞組的電阻上(pcu2=mI22R2)，其余的傳輸給負(fù)載，即輸出功率:2222cosImUP 第62頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19632-3.2這樣，變壓器的功率關(guān)系可表示如下：所以變壓器的效率為：2、效率的求解：1）以按給定負(fù)載條件直接給變壓器加負(fù)載，測(cè)出輸出和輸入有功功率就可以計(jì)算出來(lái)。這種方法稱為直接負(fù)載法 。2211PpppPcuFecu%10011%10012Ppppp第63頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19642-3.22）電力變壓器可以應(yīng)用間接法計(jì)算效率， 間接法又稱損耗分析法。其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需給變壓器直接加負(fù)載，也無(wú)需運(yùn)用等效電路計(jì)算，只要

25、進(jìn)行空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，測(cè)出額定電壓時(shí)的空載損耗p p0 0和額定電流時(shí)的短路損耗p pkNkN就可以方便地計(jì)算出任意負(fù)載下的效率。在應(yīng)用間接法求變壓器的效率時(shí)通常作如下假定：1.忽略變壓器空載運(yùn)行時(shí)的銅耗，用額定電壓下的空載損耗p0來(lái)代替鐵耗pFe，即pFe=p0，它不隨負(fù)載大小而變化，稱為不變損耗； 2.忽略短路試驗(yàn)時(shí)的鐵耗，用額定電流時(shí)的短路損耗pkN來(lái)代替額定電流時(shí)的銅耗。但需要注意的是：第64頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19652-3.2不同負(fù)載時(shí)的銅耗與負(fù)載系數(shù)的平方成正比，當(dāng)短路損耗pk不是在IK=IN時(shí)測(cè)的，則pkN=(IN/IK)2PK。3. 不考慮變壓器副邊電壓的變化，即認(rèn)

26、為U2=U2N不變，這樣便有P2=mU2I2 cos2=mU2NI2N(I2/I2N)cos2 = SN cos 2kNcupp2第65頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19662-3.2這樣，效率的公式可變?yōu)椋阂陨系募俣ㄒ鸬恼`差不大（不超過(guò)0.5），卻給計(jì)算帶來(lái)很大方便，電力變壓器規(guī)定都用這種方法來(lái)計(jì)算效率。3.效率特性： 上式說(shuō)明，當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)cos 2一定時(shí)，效率隨負(fù)載系數(shù)而變化。圖為變壓器的效率曲線。20220(1) 100%coskNNkNppppS第66頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19672-3.2特性分析： 1.空載時(shí)輸出功率為零，所以=0。 2.負(fù)載較小時(shí)，損耗相對(duì)較大，功率較

27、低。 3.負(fù)載增加，效率亦隨之增加。超過(guò)某一負(fù)載時(shí)，因銅耗與成正比增大，效率反而降低，最大效率出現(xiàn)在 =0的地方。因此，取對(duì)的導(dǎo)數(shù)，并令其等于零，即可求出最高效率max時(shí)的負(fù)載系數(shù)m0mk Npp第67頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19682-3.2即當(dāng)不變損耗（鐵耗）等于可變損耗（銅耗）時(shí)效率最大。由于變壓器總是在額定電壓下運(yùn)行，但不可能長(zhǎng)期滿負(fù)載。為了提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，通常設(shè)計(jì)成m=0.50.6，這樣，使鐵耗較小。0max2021100%cos2NmppS 41310ppkN第68頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19692-4三相變壓器 現(xiàn)代電力系統(tǒng)都采用三相制，故三相變壓器使用最廣泛。但三相變

28、壓器也有其特殊的問(wèn)題需要研究，例如三相變壓器的磁路系統(tǒng)、三相變壓器繞組的連接方法和聯(lián)結(jié)組、三相變壓器空載電動(dòng)勢(shì)的波形和三相變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行等。第69頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19702-4.1三相變壓器的磁路系統(tǒng)一.三相變壓器的磁路 三相變壓器的磁路系統(tǒng)可分為各相磁路獨(dú)立和各相磁路相關(guān)兩大類。1、組式磁路: 三相變壓器組或組式三相變壓器,如圖所示 特點(diǎn)：1）.顯然各相磁路相互獨(dú)立彼此無(wú)關(guān) 2）.當(dāng)原方接三相對(duì)稱電源時(shí)，各相主磁通和勵(lì)磁電源也是對(duì)稱的。第70頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19712-4.12、心式磁路相關(guān)：如圖所示，第71頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19722-4.1可見(jiàn)，此時(shí)

29、的各相磁通之間是相互聯(lián)系的，即： 特點(diǎn)：在這種鐵心結(jié)構(gòu)的變壓器中，任一瞬間某一相的磁通均以其他兩相鐵心為回路，因此各相磁路彼此相關(guān)聯(lián)。.0CBA第72頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19732-4.2三相變壓器的電路系統(tǒng)-聯(lián)接組別二.三相變壓器的電路系統(tǒng)-聯(lián)接組別 1.變壓器三相繞組的聯(lián)接方法 對(duì)于三相變壓器，不論是高壓繞組還是低壓繞組， 我國(guó)主要采用星形連接（Y連接）和三角形連接（D連接）兩種。繞組名單相變壓器三相變壓器首端末端首端末端中點(diǎn)高壓繞組AXABCXYZN低壓繞組axabcxyzn中壓繞組Nm第73頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19742-4.2星形連接方式：以高壓繞組為例，把三相繞組的

30、個(gè)末端X、Y、Z連在一起，結(jié)成中點(diǎn)，而把它們的三個(gè)首端A、B、C引出，便是星形連接，以符號(hào)Y表示。三角形連接方式：如果把一相的末端和另一相首端連接起來(lái)，順序形成一閉合電路，稱為三角形連接，用D D表示。第74頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19752-4.22.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別 按高低壓繞組線電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系，把變壓器繞組的連接分成不同組合，稱為三相變壓器的組標(biāo)號(hào)。因?yàn)楦叩蛪豪@組相位差為30的倍數(shù)，因此其聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)可以用時(shí)鐘法來(lái)表示。 把高壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)相量作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針，且固定指向12的位置，對(duì)應(yīng)的低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)相量作為時(shí)鐘的短針，其所指的鐘點(diǎn)數(shù)就是變壓器聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào)。第75頁(yè)/共11

31、5頁(yè)2022-5-19762-4.2同極性(名)端：由于變壓器高、低壓繞組交鏈著同一主磁通，當(dāng)某一瞬間高壓繞組的某一端為正電位時(shí)，在低壓繞組上必有一個(gè)端點(diǎn)的電位也為正，則這兩個(gè)對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)稱為同極性端，并在對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)上用符號(hào)“*”標(biāo)出。注意：繞組的極性只決定于繞組的繞向，與繞組首、尾端的標(biāo)志無(wú)關(guān)。規(guī)定繞組電動(dòng)勢(shì)的正方向?yàn)閺氖锥酥赶蚰┒恕．?dāng)同一鐵心柱上高、低壓繞組首端的極性相同時(shí)，其電動(dòng)勢(shì)相位相同，如圖所示。當(dāng)首端極性不同時(shí)，高、低壓繞組電動(dòng)勢(shì)相位相反，如圖：第76頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19772-4.2第77頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19782-4.2三相變壓器的聯(lián)結(jié)組高、低繞組對(duì)應(yīng)線電

32、動(dòng)勢(shì)之間的相位差，不僅與繞組的極性（繞法）和首末端的標(biāo)志有關(guān)，而且與繞組的連接方式有關(guān)。1、Y，y接法 如圖所示：第78頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19792-4.2當(dāng)各相繞組同鐵心柱時(shí)，Y，y接法有兩種情況。 1）、高、低壓繞組同極性端有相同的首端標(biāo)志，高、低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)相位相同，則高、低壓繞組對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢(shì)和也同相位，其聯(lián)結(jié)組為Y，y0。 2）、同極性端有相異的端點(diǎn)標(biāo)志，高、低壓繞組相電動(dòng)勢(shì)相位相反，則對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)和相位也相反，因此其聯(lián)結(jié)組為Y，y6。第79頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19802-4.22、Y，d接法第80頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19812-4.2對(duì)于Y,y連接而言,

33、可的0,2,4,6,8,10六個(gè)偶數(shù)的聯(lián)結(jié)組號(hào). 相對(duì)于Y,d而言,就可的1,3,5,7,9,11六個(gè)奇數(shù)的聯(lián)結(jié)組號(hào).第81頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19822-4.23、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組： 總的來(lái)說(shuō)，Y，y接法和D，d接法可以有0、2、4、6、8、10等6個(gè)偶數(shù)聯(lián)結(jié)組別，Y，d接法和D，y接法可以有1、3、5、7、9、11等6個(gè)奇數(shù)組別，因此三相變壓器共有12個(gè)不同的聯(lián)結(jié)組別。為了使用和制造上的方便，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只生產(chǎn)下列5種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組別的電力變壓器，即Y，yn0；Y，d11；YN，d11；YN，y0；Y，y0。其中以前3種最為常用。對(duì)于單相變壓器，標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組為I，I0。第82頁(yè)/共115頁(yè)

34、2022-5-19832-4.24.變壓器的繞組連接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）繞組的極性只表示繞組的繞法，與繞組首末端的標(biāo)志無(wú)關(guān)；2）高、低壓繞組的相電動(dòng)勢(shì)均從首端指向末端，線電動(dòng)勢(shì)從A指向B； 3）同一鐵心柱上的繞組（在連接圖中為上下對(duì)應(yīng)的繞組），首端為同極性時(shí)相電動(dòng)勢(shì)相位相同，首端為異極性時(shí)相電動(dòng)勢(shì)相位相反；4）相量圖中A、B、C與a、b、c的排列順序必須同為順時(shí)針排列，即原、副方同為正相序。第83頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19842-4.3變壓器的并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行的定義： 是指將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的原方和副方分別接在公共母線上，同時(shí)向負(fù)載供電的運(yùn)行方式，如圖所示。第84頁(yè)/共115頁(yè)2022

35、-5-19852-4.3并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)： 1）可以提高供電的可靠性。 2）可以根據(jù)負(fù)荷的大小調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行效率； 3）可以減少備用容量，并可隨著用電量的增加，分期分批地安裝新的變壓器，以減少初投資。 當(dāng)然，并聯(lián)變壓器的臺(tái)數(shù)也不宜太多，因?yàn)樵诳側(cè)萘肯嗤那闆r下，一臺(tái)大容量變壓器要比幾臺(tái)小容量變壓器造價(jià)低、基建設(shè)投資少、占地面積小。第85頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19862-4.3變壓器的理想并聯(lián)運(yùn)行條件： 1）空載時(shí)并聯(lián)的各變壓器副繞組之間沒(méi)有環(huán)流。 2）帶負(fù)載后各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等。 3）負(fù)載時(shí)各變壓器對(duì)應(yīng)相的電流相位相同。并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下三個(gè)條件：1

36、）各變壓器高、低壓方的額定電壓分別相等， 即各變壓器的變比相等；2) 各變壓器的聯(lián)結(jié)組相同；3）各變壓器短路阻抗的標(biāo)么值相等，且短路電抗與短路電阻之比相等。上述三個(gè)條件中，條件2必須嚴(yán)格保證。第86頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19872-2.3條件不滿足時(shí)的情況： 1）如果各變壓器的聯(lián)結(jié)組不同：將會(huì)在變壓器的副繞組所構(gòu)成的回路上產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓差，這樣的電壓差作用在變壓器必然產(chǎn)生很大的環(huán)流（幾倍于額定電 流） 它將燒壞變壓器的繞組，因此聯(lián)結(jié)組不同的變壓器絕對(duì)不能并聯(lián)運(yùn)行。 2）變比不相等時(shí)：在并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間也會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。 3）當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器阻抗標(biāo)么值不相等時(shí)：各并聯(lián)變壓器承擔(dān)的負(fù)載

37、系數(shù)將不會(huì)相等，下面分析變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配問(wèn)題。第87頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19882-4.3在實(shí)際運(yùn)行中，條件1）和3）可以稍有差異，但要求各并聯(lián)運(yùn)行的變壓器其變比的差值不超過(guò) 1%，短路阻抗的差值不超過(guò)10%。第88頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19892-4.3變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配：如圖所示:第89頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19902-4.3設(shè)這兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器聯(lián)結(jié)組相同,變比相等,但是阻抗的標(biāo)幺值不等,這樣,從上圖可的 :用標(biāo)幺值表示:KBBKAABAZIZIIII.2.*/*/*.KAKBBAKBBKAAZZIIZIZI第90頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-199

38、1補(bǔ)充：標(biāo)幺值在工程計(jì)算中，各物理量往往不用實(shí)際值表示，而采用相應(yīng)的標(biāo)幺值來(lái)進(jìn)行表示： 標(biāo)幺值=實(shí)際值/基值通常取各量的額定值作為基值。 采用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)： 1.采用標(biāo)么值可以簡(jiǎn)化各量的數(shù)值，并能直觀地看出變壓器的運(yùn)行情況。 2.采用標(biāo)么值計(jì)算，原、副方各量均不需要折算 3.用標(biāo)么值表示，電力變壓器的參數(shù)和性能指標(biāo)總在一定的范圍之內(nèi)，便于分析比較。 第91頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19922-4.3可見(jiàn),負(fù)載電流的標(biāo)幺值與其短路阻抗的標(biāo)幺值成反比.由于短路阻抗角相差不大,短路阻抗角的差別對(duì)并聯(lián)變壓器的負(fù)載分配影響不大,因此上試可以寫(xiě)成標(biāo)量的形式,即:設(shè)變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)副邊電壓U2=U2N保持

39、不變,則負(fù)載系數(shù):KAKBKAAKBAuuZZII/*/*/*2222222SSSUIUIIIINNNNN第92頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19932-4.3進(jìn)而可以寫(xiě)成:KAKBKAKBBAuuZZ/*/*/第93頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19942-5其他變壓器 電力系統(tǒng)中，除大量采用雙繞組變壓器外，還常采用多種特殊用途的變壓器，他們涉及面廣，種類繁多。一、自耦變壓器 自耦變壓器：把普通雙繞組變壓器 的高壓繞組和低壓繞組串聯(lián)連接， 便構(gòu)成一臺(tái)自耦變壓器，如圖所示。正方向規(guī)定與雙繞組變壓器相同。第94頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19952-5.1第95頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19962

40、-5.1 自耦變壓器能節(jié)省大量材料、降低成本、減小變壓器的體積重量，有利于大型變壓器的運(yùn)輸和安裝。在高電壓、大容量的輸電系統(tǒng)中，自耦變壓器主要用來(lái)連接兩個(gè)電壓等級(jí)相近的電力網(wǎng)，做聯(lián)絡(luò)變壓器用。實(shí)驗(yàn)室中用作調(diào)壓器，此外可以用作異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)補(bǔ)償器第96頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-1997 2、電流關(guān)系和電壓關(guān)系： 如圖C所示，在分析時(shí)我們可忽略自耦變壓器的漏磁通和繞組電阻，這樣我們可以得到以下等式： = = k kA A k kA A： 自耦變壓器的變比。負(fù)載時(shí)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系為：UUNN21EE21NN21.102211)(NIINNNI第97頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-1998 若忽略勵(lì)磁電

41、流，則有：A點(diǎn)電流關(guān)系為：帶入上式，可得：0)(2211INNNIIII21第98頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-199900222121221122212111ikiiNNININININININIA第99頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19100 3、容量關(guān)系： 自耦變壓器的容量是它的輸入容量或輸出容量。額定運(yùn)行時(shí)容量用S自N表示： SN=（1-1/KA）S自自N在這里：SN-等于普通變壓器的額定容量，在自耦變壓器中，叫做繞組容量繞組容量1/KAS自自N-自耦變壓器的傳導(dǎo)容傳導(dǎo)容量量 第100頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-191014、主要優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：由于自耦變壓器的繞組容量小于額定容量，

42、當(dāng)額定容量相同時(shí)，自耦變壓器與雙繞組變壓器相比，其單位容量所消耗的材料少、變壓器的體積小、造價(jià)低，而且銅耗和鐵耗也小，因而效率高。這就是自耦變壓器的主要優(yōu)點(diǎn)。 第101頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19102 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于自耦變壓器原、副繞組之間有直接電的聯(lián)系，為了防止因高壓邊單相接地故障而引起低壓邊的過(guò)電壓，用在電力系統(tǒng)中的三相自耦變壓器中性點(diǎn)必須可靠接地。同樣，由于原、副繞組之間有直接電的聯(lián)系，當(dāng)高壓邊遭受過(guò)電壓時(shí)，會(huì)引起低壓邊嚴(yán)重過(guò)電壓，為避免這種危險(xiǎn)，需要在原、副邊都裝設(shè)避雷器。 第102頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19103儀用互感器二、儀用互感器 儀用互感器包括儀用互感器包括電壓

43、互感器和電流互感器，是電力系統(tǒng)中使用的測(cè)量設(shè)備，其工作原理與變壓器基本相同。使用互感器的目的是：1與小量程的標(biāo)準(zhǔn)化電壓表和電流表配合測(cè)量高電壓、大電流；與小量程的標(biāo)準(zhǔn)化電壓表和電流表配合測(cè)量高電壓、大電流；2使測(cè)量回路與使測(cè)量回路與被測(cè)回路隔離，以保障工作人員和測(cè)試設(shè)備的安全；被測(cè)回路隔離，以保障工作人員和測(cè)試設(shè)備的安全；3為各類繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)。第103頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-191042-5.2二、電流互感器：如圖所示：第104頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19105如果將勵(lì)磁電流忽略，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系：式中，k i 為電流互感器的變流比，顯然，當(dāng)測(cè)量出I2后，被測(cè)電流I

44、1=Ki I 2在實(shí)際中，由于勵(lì)磁電流和漏阻抗的影響，電流互感器也存在著誤差。.2.212.1.221.10IkINNININIi第105頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19106電流互感器在使用時(shí)應(yīng)注意電流互感器在使用時(shí)應(yīng)注意：1在運(yùn)在運(yùn)行過(guò)程中絕對(duì)不允許副方開(kāi)路行過(guò)程中絕對(duì)不允許副方開(kāi)路。這是因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯脑诫娏魇怯杀粶y(cè)試的電路決定的，在正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器的副方相當(dāng)于短路，副方電流有強(qiáng)烈的去磁作用，即副方的磁動(dòng)勢(shì)近似與原方的磁動(dòng)勢(shì)大小相等、方向相反，因而產(chǎn)生鐵心中的磁通所需的合成磁動(dòng)勢(shì)和相應(yīng)的勵(lì)磁電流很小。第106頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19107若副方開(kāi)路，則原方電流全部成為勵(lì)磁

45、電流，使鐵心中的磁通增大，鐵心過(guò)分飽和，鐵耗急劇增大，引起互感器發(fā)熱。同時(shí)因副繞組匝數(shù)很多，將會(huì)感應(yīng)出危險(xiǎn)的高電壓，危及操作人員和測(cè)量設(shè)備的安全；2副方應(yīng)可副方應(yīng)可靠接地；靠接地；3副方回路阻抗不應(yīng)超過(guò)副方回路阻抗不應(yīng)超過(guò)規(guī)定值，以免增大誤差。規(guī)定值，以免增大誤差。第107頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-191082-5.2一、電壓互感器：第108頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-191092-5.2第109頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19110 當(dāng)忽略漏抗時(shí)： = = 這樣，被測(cè)電壓 U1=K U2UU21EE21NN21uk第110頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-191112-5.2但實(shí)際上很明顯，電壓

46、互感器存在著誤差，這個(gè)誤差包括變比誤差和相位誤差。但實(shí)際上很明顯，電壓互感器存在著誤差，這個(gè)誤差包括變比誤差和相位誤差。在使用電壓互感器時(shí)應(yīng)注意：在使用電壓互感器時(shí)應(yīng)注意： 1副方不允許短路，否則會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞互感器的繞組；副方不允許短路，否則會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞互感器的繞組；2副方應(yīng)可靠接地；副方應(yīng)可靠接地；3副方接入副方接入的阻抗不得小于規(guī)定值，以減小誤差。的阻抗不得小于規(guī)定值，以減小誤差。第111頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-191122-5.3電焊變壓器三、電焊變壓器電焊變壓器是一種特殊的降壓變壓器，為保證電焊的質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)： 1.應(yīng)具有60-

47、75V的空載電壓，以保證容易起弧，但考慮操作的安全，電壓不超過(guò)85V。 2.應(yīng)具有迅速下降的外特性，以滿足電弧特性的要求。 3.為適應(yīng)不同工件，應(yīng)能夠調(diào)節(jié)焊接電流的大小。第112頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-191132-5.3 4.短路電流不應(yīng)太大，也不應(yīng)太小。一般短路電流不超過(guò)額定電流的兩倍。一二次繞組一班裝在兩個(gè)鐵心柱上，所以漏阻抗較大，常用改變漏抗的方法很多，常用的有磁分路法和可變電抗法 。（p77）第113頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-191142-5.4整流變壓器四、整流變壓器 在整流裝置中，將電源電壓變換成整流器所需要的交流電壓，還可以將三相交流系統(tǒng)變換為多相系統(tǒng)，以減小整流器輸出直流電壓的脈動(dòng)程度 1.作用原理 第114頁(yè)/共115頁(yè)2022-5-19115感謝您的觀看！第115頁(yè)/共115頁(yè)