变压器的选择与使用课件.ppt

电子课件,变压器的选择与使用,广州铁路职业技术学院,1,t课件,任务1 认识单相变压器,教学目的：各种变压器的结构、原理、计算、用途能力目标：1、能计算变压器的各种参数2、能根据负载要求选择特殊变压器知识目标：1、了解各种变压器的结构2、熟悉各种变压器的工作原理,任务2 特殊变压器、三相变压器的认识与应用,变压器(transformer)的选择与使用,2,t课件,案例1：电能的产生、输送与分配,变压器,电力系统组成的方框图,3,t课件,三相电力系统,变压器,案例2：,高压输电:,电能,升压,输电,降压,用户,4,t课件,第三节：单相变压器基本结构及工作原理,单相变压器：,接在单相交流电源上用来 改变单相交流电压的变压 器，其容量一般都比较小， 主要用作控制及照明。,内部变压器起降压作用,5,t课件,小型变压器（单相single-phase）,6,t课件,电力变压器（多为三相three-phase）,7,t课件,一、变压器的用途,1、变电压,升压变压器,降压变压器,任务1 认识单相变压器,8,t课件,2、变电流,9,t课件,4、变相位,5、电气隔离,3、变阻抗,10,t课件,变压器的外型和器身图,二、变压器的分类,11,t课件,电力变压器的类别用途分,1、电力变压器,12,t课件,试验、仪用等变压器,2、 特种变压器,电力变压器的类别用途分,电炉、整流变压器,13,t课件,电力变压器类别-线圈数目分,双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕组，一个为次级绕组 自耦变压器，初级、次级绕组合为一个 三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的线路多绕组变压器，如分裂变压器,14,t课件,电力变压器类别-冷却方式,油浸式变压器铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件（大容量）干式变压器 能满足特殊要求，如安全（小容量变压器）充气式变压器绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6,15,t课件,干式变压器,油浸式变压器,电力变压器类别-冷却方式,强迫油循环电力变压器,16,t课件,电力变压器类别-相数,单相变压器,三相变压器,17,t课件,三、变压器的基本结构和工作原理,1、 变压器的基本结构,铁心,绕组(线圈),磁路/绕组的支撑骨架,电路,由硅钢片叠压而成,由铜或铝导线绕成,变压器一次侧绕组（原线圈）,变压器二次侧绕组（副线圈）,变压器图形符号,变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。,18,t课件,2、变压器的基本工作原理,问题: 为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯泡就会发光呢？,19,t课件,2、 变压器的基本工作原理,互相绝缘且匝数不同 只有磁的耦合而没有 电的联系,20,t课件,2、 变压器的基本工作原理,根据电磁感应 原理 ：,改变一、二次绕组的匝数，就可达到 改变电压的目的。,21,t课件,3、额定值,此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。,是指一次侧所加的额定电压， 是指一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压。,22,t课件,(一） 电磁关系,1、物理情况,规定电流的正方向与该电流所产生的磁通正方向符合“右手螺旋”定则，规定磁通的正方向与其感应电势的正方向符合“右手螺旋”定则。电流正方向与电势正方向一致。,三、单相变压器的空载运行,23,t课件,24,t课件,（二）感应电动势和变比,设msint,e滞后于900,结论：,1、主电动势,25,t课件,有效值 ：,E1=4.44fN1m,E2=4.44fN2m,略去一次绕组中的阻抗不计,U1E14.44fN1m,U2E2=4.44fN2m,变压比，简称变比,U1恒定时，变压器 铁心中的磁通m 基本上保持不变,26,t课件,例22：如图所示，低压照明变压器一次绕组 匝数N1660匝，一次绕组电压Ul220V，现 要求二次绕组输出电压U236V，求二次绕组 匝数N2及变比Ku,解：,降压变压器： Ku1 升压变压器: Ku1,27,t课件,有效值,相量,可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 。主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。,28,t课件,2、漏磁通感应的电动势漏电动势,漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即,根据主电动势的分析方法，同样有,由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为常数,所以漏电抗 很小且为常数,它不随电源电压负载情况而变.,29,t课件,（三） 空载时的电动势方程、等效电路,1、电动势平衡平衡方程,（1）一次侧电动势平衡方程,忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有,则,可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以及一次线圈的匝数。,重要公式,30,t课件,（2）二次侧电动势平衡方程,2、变比,定义,对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为,Y，d接线,D，y接线,31,t课件,3、等效电路,一次侧的电动势平衡方程为,空载时等效电路为,32,t课件,电压变换作用,变压器的一次侧接电源，二次侧开路(空载),变压器空载时原边有电流 i0(很小)，在铁心磁路中产生 磁通，当穿过两线圈时，分别感应电压,变压器原、副边电压与感应电压的关系为：,变压器原、副边电压与感应电压的关系为：,k 称为变压器的变比。,（a）当 K1，即 N1N2时，U2U1，变压器起降低电源电压的作用；,（b）当K1，即N1N2时，U2U1，变压器起升高电源电压的作用；,（c）当K1、即N1N2时，U2U1，变压器起着隔离电源的作用。,33,t课件,低压照明变压器一次绕组匝数N1=1210匝，一次绕组电压U1=220V，现要求二次绕组输出电压U2=36V，求二次绕组匝数N2及变比K。,解：,34,t课件,二、变压器的负载运行,单相变压器负载运行,二次绕组中有电流,一次绕组中电流变为i1,35,t课件,变压器负载运行时的磁通势平衡方程式: 因为电源电压不变，故负载时的磁势和空载时 相同：,N1I1 N2I2,忽略I0:,变压器的变流比,变压器的高压绕组匝数多，而通过的电流小，因此绕组所用的导线细；反之低压绕组匝数少，通过的电流大，所用的导线较粗。,结论：,36,t课件,电流变换作用,变压器的一次侧接电源，二次侧与负载接通，这种运行状态称为负载运行。,变压器两端视在功率不变，因此：,其中1/k 称为变压器的变流比。,U1U2，是否I1I2？,37,t课件,则一次绕组电流,现有三种规格的白织灯：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一台额定容量SN=300V.A、电压为 220V36 V的变压器，问：（1）上述三种白织灯中，哪种可以接在该变压器的二次侧使用？最多能接这种规格的白织灯几个？,解：（1）,（3）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流,36V/60W， 5个,（2）,（2）此变压器一次绕组的匝数是825匝，求二次绕组的匝数是多少？,（3）二次侧灯泡点亮时，变压器一次、二次绕组中的电流各为多少？,38,t课件,三、变压器参数的测定,作用： 利用参数、基本方程式、等效电路、相量图求 变压器的运行性能。,（一）变压器的空载试验,求变比k、空载电流I0、空载损耗P0以及等效 电路中的励磁阻抗Zm，从而判断铁心和线圈 质量。 试验时，一般在变压器低压侧加电压，测量 高压侧对应的电压、电流和功率。,目的：,39,t课件,（一）变压器的空载试验,空载试验线路图,计算时，采用电压为额定点的参数，因为空载电流很小，此时的铜损耗很小，故可近似认为额定电压点测得的空载损耗即为变压器额定运行时的空载损耗即铁耗。,40,t课件,（一）变压器的空载试验,计算：,计算：,总阻抗Z0= Z1+ Zm,此处U20指高压侧电压，U1指 低压侧电压。即试验电压。,注意：若空载试验在低压侧进行，要获得高压侧参数时，必须进行折算。空载时功率因数很低，一般采用0.2的功率因数表。,41,t课件,求负载时的铜损耗和短路阻抗。 试验时，一般在变压器高压侧加电压，低压侧 直接短路，测量高压额定电流点对应的电压、 电流和功率。,目的：,（二）变压器的短路试验,短路试验线路图,42,t课件,（二）变压器的短路试验,计算时，采用电流为额定点的参数，因为此时短路电压很低，铁损耗很小，故可近似认为额定电流点测得的短路损耗即为变压器额定运行时的铜损耗。,计算：,43,t课件,（二）变压器的短路试验,温度换算：由于线圈电阻随温度而变化，试验 时的温度和实际变压器运行时的温度不同，国 家标准规定，变压器的短路电阻应换算到工作 温度750C时的值。,44,t课件,（二）变压器的短路试验,短路电压（或阻抗电压）：短路试验时，使短路电流为额定电流时加在一次侧的电压称为短路电压，即USN=ISNZS75,它为额定电路在短路阻抗上的压降，亦称作阻抗电压。,短路电压通常用与额定电压的百分值来表示，即标么值。,45,t课件,短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗直接影响变压器的运行性能，所以正常运行时希望它小些，这样负载变化时二次电压波动小，但从短路故障的角度，为限制短路电流，又希望阻抗电压大些。小型变压器的US为410.5，大型变压器为12.517.5。,（二）变压器的短路试验,46,t课件,1、如果将额定电压为220v/36v的变压器接入220v的直流电源，将发生什么现象？ （ ） 输出36v的直流电压 输出电压低于36伏 输出电压36伏，原绕组过热 没有电压输出，原绕组严重过热,2、一台联结组为Y,D11的三相电力变压器: U1N/ U2N =110/5kV,此变压器的变比K应等于（ ） A.8.5 B.12.7 C.22,47,t课件,特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。,一、自耦变压器,自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器一样，因此变比相同,自耦变压器也称为自耦调压器，它的最大特点就是可以通过转动手柄来获得副边所需要的各种电压。,自耦变压器的电路图符号,任务2 特殊变压器认识与应用,48,t课件,自耦变压器使用应注意：,1、若电源的输入端有3个接头。它可用于220V和110V的供电线路，若接错会把调压器烧坏。2、接通电源前，应将输出端滑动触点旋至零位，然后接通电源，逐渐转动手柄，将电压调至所需的数值。3、不要把输入、输出端接错。若接反 a、可能造成电源短路 b、可造成输出过高的电压,49,t课件,降压压自藕变压器,50,t课件,升压自藕变压器,51,t课件,自耦变压器的缺点：,高压侧的电气故障会波及到低压侧，很不安全。因此自耦变压器在使用时必须正确接线，且外壳必须接地，并规定安全照明变压器不允许采用自耦变压器结构形式。,52,t课件,输出电压可调，可稍高于 一次绕组电压,例：实验室中常用的单相调压器，一次绕组输入 电压U1220V，二次绕组输出电压U20250V,53,t课件,二、仪用互感器,（一）结构特点及用途,作用：,为了测量人员的安全，使测量回路与高压电网 相互隔离； 扩大测量仪表（电流表及电压表）的测量范围。,电压互感器,电流互感器,分类：,54,t课件,电流互感器图片,55,t课件,1电流互感器,在电工测量中用来按比例变换交流电流的仪器,串在电路中， 流过被测电流 匝数少，导线 粗。,56,t课件,1电流互感器,量程及读数：,二次电流表量程一般为5A。实际中已换算成一次电流，其标度尺即按一次电流分度，这样可以直接读数，不必再进行换算。,57,t课件,电流互感器使用注意事项：,二次绕组绝对 不允许开路,电流互感器的铁 心及二次绕组一 端必须可靠接地,58,t课件,钳形电流表,利用电流互感器原理,如被测电流过小，可将被测导线在钳口内多绕 几圈，然后将读数除以所绕匝数,59,t课件,2、电压互感器：用于将高电压（500V以上）变换成低电压。电压互感器的一次绕组匝数很多，并联于待测电路两端；二次绕组匝数较少。,电压互感器二次侧额定电压为100V。,使用注意：1、电压互感器的铁心和低压绕组的一端必须接地。若不接地，万一高、低压绕组之间绝缘损坏，则低压侧出现高电压；2、低压侧不能短路，因为短路电流大会烧坏绕组，因此应该串熔断器；3、电压互感器使用时，二次侧并联阻抗不得太小，否则影响测量精度。,60,t课件,