(项目二:变压器维护与检修)ppt课件.ppt
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1、变压器工作的理论基础,是电磁感应定律。在电力、电子等领域的实际应用中,其主要的作用是变压、变流、变阻抗、传送交流电能。变压器的构造和分类变压器基本工作原理变压器的铭牌数据,模块2 变压器,任务4.1 变压器结构与原理,电机与电气控制技术项目式教程 高职高专 ppt 课件,变压器的构造和分类,根据变压器原理可知,变压器主要由两大部分组成:变压器磁路部分铁心;变压器电路部分一、二次绕组。在大型电力变压器中还有其它辅助部件。,电机与电气控制技术项目式教程 高职高专 ppt 课件,变压器的构造和分类,1油阀;2绕组 ;3铁心;4油箱;5分接开关;6低压导管;7高压导管;8,瓦斯继电器;9防爆筒;10油
2、位器;11油枕;12吸湿器;13铭牌;14温度计15 小车,电机与电气控制技术项目式教程 高职高专 ppt 课件,变压器的构造和分类,变压器磁路部分铁心;铁心材料 铁心结构铁心叠片形式,变压器铁心一般都采用高导磁率的电工材料(硅钢片)迭成。选用高导磁材料,是为了提高磁效率;采用硅钢片选装则是为了减小铁心损耗,简称铁损(涡流损耗)。硅钢片可分热轧硅钢片与冷轧硅钢片两类,冷轧硅钢片的磁性能较好,损耗较小,为目前制作变压器铁心的主要材料。,电机与电气控制技术项目式教程 高职高专 ppt 课件,变压器的构造与分类,变压器磁路部分铁心;铁心材料 铁心结构铁心叠片形式,按照绕组套入铁心的形式,铁心可分为心
3、式结构和壳式结构两种。心式结构,变压器铁心被线圈包围;壳式结构,变压器铁心的最外层包围着线圈。心式铁心的结构简单、省料,因此为大多电力变压器采用。,心式结构,壳式结构,电机与电气控制技术项目式教程 高职高专 ppt 课件,变压器的构造与分类,变压器磁路部分铁心;铁心材料 铁心结构铁心叠片形式,大中型变压器一般采用硅钢片交错叠装方式,如图所示,各层磁路接缝斜形互相错开,可减小气隙和磁阻;,电机与电气控制技术项目式教程 高职高专 ppt 课件,变压器的构造与分类,变压器磁路部分铁心;铁心材料 铁心结构铁心叠片形式,小型变压器多采用E、F、形等冲片交替叠装而成,如图所示。,电机与电气控制技术项目式教
4、程 高职高专 ppt 课件,变压器绕组,绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求,以保证变压器的安全运行。变压器中,接到高压侧的绕组称高压绕组,接到低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为:同心式交叠式,电机与电气控制技术项目式教程 高职高专 ppt 课件,变压器绕组,绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求,以保证变压器的安全运行。变压器中,接到高压电侧绕组称高压绕组,接到低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为:同心式交叠式,高低压线圈绕在同一铁心柱上,同心排列。一般高压线圈排在外侧,低压线圈排在内侧,这样有利
5、于对铁心的绝缘。变压器高低压线圈间的绝缘,线圈与铁心间的绝缘一般采用木纸或钢纸板绝缘圆筒。,电机与电气控制技术项目式教程 高职高专 ppt 课件,变压器绕组,绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求,以保证变压器的安全运行。变压器中,接到高压电侧绕组称高压绕组,接到低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为:同心式交叠式,是把变压器的高低压绕组分别绕成若干个“饼式”绕组,高低压“饼式”绕组是交替地套装在铁心柱上,为便于绝缘,铁心柱两端靠近铁轭外总是套装低压绕组。交叠式绕组因其结构比较牢固,电气上易构成多条支路并联,但绝缘较复杂,所以适用于低电压、大电流负载
6、。,其它部件,油箱及冷却方式 分接开关 高压套管、低压套管 气体继电器 安全气道吸湿器,由于变压器铁心损耗与绕组损耗的存在,这些损耗会使铁心与绕组发热,影响变压器的安全工作。因此,通常将装好的变压器铁心、绕组浸入变压器油中进行冷却。另外变压器油具有良好的绝缘作用。,其它部件,油箱及冷却方式 分接开关 高压套管、低压套管 气体继电器 安全气道吸湿器,为了增加散热面积,容量较大的变压器,常采用带有钢管散热器的外壳帮助散热,故称油浸自冷式;装有散热风扇协助散热,称油浸风冷式;装设油泵强迫使油在冷却器循环冷却的,称强迫油循环冷却式。,4,油箱,其它部件,油箱及冷却方式 分接开关 高压套管、低压套管 气
7、体继电器 安全气道吸湿器,为了保证用户电压的稳定,电力变压器装有进行微调的分接开关,调节范围在5%,通过改变高压侧绕组匝数来实现。,5分接开关,其它部件,油箱及冷却方式 分接开关 高压套管、低压套管 气体继电器 安全气道吸湿器,分别与变压器高、低压侧的外线连接,具有良好的消弧、绝缘效果。,6低压导管;7高压导管,其它部件,油箱及冷却方式 分接开关 高压套管、低压套管 气体继电器 安全气道吸湿器,分别与变压器高、低压侧的外线连接,具有良好的消弧、绝缘效果。,6低压导管;7高压导管,其它部件,油箱及冷却方式 分接开关 高压套管、低压套管 气体继电器 安全气道吸湿器,安装在油箱和储油柜的连接管道中间
8、,是变压器内部故障的保护装置。当变压器内部绝缘被击穿或匝间短路时,变压器油和其它绝缘物分解气体,气压增大冲击气体继电器,使其接点动作,通过控制保护回路,及时发出故障信号或切除电源。,8、瓦斯继电器,其它部件,油箱及冷却方式 分接开关 高压套管、低压套管 气体继电器 安全气道吸湿器,其排气管一端连接油箱,顶端装有薄玻璃,当变压器内部发生故障时,压力达到一定程度时,就把薄玻璃冲破,释放变压器内部压力,防止变压器爆炸。,9、防爆筒,其它部件,油箱及冷却方式 分接开关 高压套管、低压套管 气体继电器 安全气道吸湿器,内装有吸水性很强的硅胶,可吸却储油柜中空气的水分,以保证变压器油良好的绝缘度。,13、
9、吸湿器,变压器的分类,(1) 按用途分:电力变压器;特种变压器;仪用互感器等。(2) 按绕组结构分:双绕组变压器;三绕组变压器;多绕组变压器;自耦变压器。(3) 按相数分:单相变压器;三相变压器;多相变压器。(4) 按冷却方式分:干式变压器;油浸式变压器;油浸风冷式变压器;强迫循环导向冷却式变压器。(5) 按变压器容量分:中小型变压器(63000KVA)。,变压器的基本工作原理,变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组),当变压器的一次则绕组加上交流电压,该绕组中就会有交流电流流过,于是在铁心磁路中就产生了交变磁通,根据法拉第电磁感应定律可知,一次侧和二
10、次侧绕组中都将产生感应电动势,其大小分别为:,变压器的基本工作原理,变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组),变压器的基本工作原理,变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组),即变压器一次侧与二次侧电压之比等于绕组的匝数比。因此,只要适当地调节变压器一次侧、二次侧绕组的匝数比,就可以输出各种不同等级的电压,达到变压的目的。,变压器的基本工作原理,变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组),于是将变压器一次侧交流电能,经电磁转换关系,传送到了变压器的二次侧。应注意的是,变压器
11、可以通过改变变比达到变压的目的,但传送的功率是不能变化的,即不能变功率。,变压器的基本工作原理,变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组),变压器的铭牌数据,变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上,故称铭牌值. 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率,变压器的铭牌数据,变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上,故称铭牌值. 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率,在铭牌上所规定的额定状态下变压器输出的能力(视在
12、功率)保证值,称变压器的额定容量。以KVA表示,对于三相变压器,指三相容量总和。,变压器的铭牌数据,变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上,故称铭牌值. 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率,变压器在额定运行情况下,根据变压器绝缘程度和允许温升所规定的一次侧绕组电压,称一次侧额定电压;变压器空载时,二次侧绕组保证值,称二侧额定电压。,变压器的铭牌数据,变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上,故称铭牌值. 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率,变
13、压器的额定电流是额定状态下的一次侧、二次侧电流值,其值是根据额定容量和额定电压的计算值 。,变压器的铭牌数据,变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上,故称铭牌值. 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率,为标定的工业频率,各国标定是有区别的。(中国标定的额定频率为50HZ)。,变压器的铭牌数据,变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上,故称铭牌值. 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率,在铭牌上所规定的额定状态下变压器输出的能力(视在功率)保证值,
14、称变压器的额定容量。以KVA表示,对于三相变压器,指三相容量总和。,任务4.2 变压器运行特性,任务目标(1)了解变压器的运行特性。(2)掌握变压器的二次侧端电压随负载变化的规律。,一、变压器负载时二次绕组端电压的变化,当变压器一次绕组接额定电压、二次绕组开路时,二次绕组的端电压即为空载电压U20,亦是二次侧的额定电压U2N,若二次侧带上负载,一、二次电流分别通过一、二次侧漏阻抗,产生内压降,使变压器二次端电压将有所变化,且随负载的大小而变化。当变压器一次侧加额定频率的额定电压、且负载功率因数一定时,二次侧端电压U2随负载电流I2的变化关系,即U2=f(I2)曲线,称为变压器的外特性。 在纯电
15、阻负载时,端电压下垂较小(曲线1);纯电感负载时,端电压下垂厉害(曲线2);纯电容负载时,端电压却可能上翘(曲线3)。端电压下垂或上翘的程度,可用电压变化率来表示,当一次侧接到额定频率和额定电压的电网上,二次侧空载电压U20与在给定负载功率因数下二次侧电压U2的算术差(U2N-U2),一、变压器负载时二次绕组端电压的变化,电压变化率反映了变压器输出电压的稳定性及电能的质量。在一般的电力变压器中,当 接近于1时,电压变化率约为2%3%。因为变压器绕组的阻抗很小,所以由此引起的电压降也很小。但当功率因数下降到 0.8时,电压变化率大约为5%8%。因此提高功率因数可以减少电压变化率。,二、变压器的损
16、耗和效率,变压器在传递功率时,存在着两种损耗。其一是铜耗Pcu,它是一次、二次绕组中电流流过相应的电阻产生的,其值与电流的平方成正比。铜耗的大小随负载的变化而变化,称为可变损耗。变压器中的另外一种损耗是铁心损耗PFe,其值与铁心中的磁通量的最大值有关。当电源电压不变时,变压器铁心中的磁通量最大值基本不变,铁心损耗也基本不变,因此,把铁心损耗称为不变损耗。 变压器的总损耗为上述两种损耗之和:2.变压器的效率 变压器的效率是它的输出有功功率P2与输入有功功率P1的比值,计算公式为:,二、变压器的损耗和效率,当负载的功率因数一定时,变压器的效率随负载变化的关系曲线 =f(2)称为变压器的效率特性。,
17、任务4.3 变压器试验,变压器一次绕组接入交流电源,二次绕组开路的运行状态,称为变压器的空载运行。空载时,只有一次侧电流,二次侧电流为零。,变压器空载运行,变压器空载运行时通过一次绕组的电流称为空载电流。空载时的变压器磁通是由空载电流产生的磁动势所激励的,所以空载电流又称励磁电流。,变压器空载运行,一次绕组电压,变压器空载运行,二次绕组电压,变压器空载运行,一次绕组感应电动势,变压器空载运行,二次绕组感应电动势,变压器空载运行,一次绕组漏感电势,变压器空载运行,变压器主磁通,变压器空载运行,变压器副边电压,变压器空载运行,变压器一次侧漏磁通,各电磁量参考方向规定,空载电流由一次侧电压参考高电位
18、指向低电位。空载电流与主磁通的方向满足右手螺旋规定,即右手握线圈,四指绕向为电流方向,拇指方向为磁通方向。,各电磁量参考方向规定,绕圈感应电势、与磁通方向由右螺旋决定,即手握绕组线圈,拇指方向为主磁场方向,四指绕向为感应电势方向。,各电磁量参考方向规定,各电磁量参考方向规定,各电磁量参考方向规定,各电磁量参考方向规定,所谓等效电路就是用简单的交流电路来表示变压器中的复杂的电磁关系。,各电磁量参考方向规定,所谓等效电路就是用简单的交流电路来表示变压器中的复杂的电磁关系。,各电磁量参考方向规定,作图步骤如下:在水平方向绘主磁通相量; 绘一、二侧绕组电动势; 绘一次绕组回路方程的闭合向量图;,变压器
19、的试验方式,空载试验,单相变压器试验电路,三相变压器试验电路,单相变压器的试验方式,空载试验,单相变压器试验电路,三相变压器试验电路,测出的功率、电流是一相的电功率和电流。,单相变压器的试验方式,空载试验,单相变压器试验电路,三相变压器试验电路,三相变压器试验测出的电量读数,电流表读数为线电流,电压表读数为线电压,两功率表的和为三相总功率。,变压器的试验方式,空载试验对于三相变压器的接线,从理论上讲,空载试验既可以在高压侧测量(低压侧开路),也可以在低压侧测量(高压侧开路)。但实际试验中,常考验到操作的安全方便,经常选择在低压侧测量,最后将计算出的励磁阻抗折算回高压侧即可。由于变压器空载时功率
20、因素很低,测量应选择低功率因素表为宜。,单相变压器试验电路,三相变压器试验电路,变压器试验方式,励磁参数:由变压器的等效电路可知,无论是单相还是三相,变压器的参数是指一相的内部数据(对于三相变压器,由于三相对称关系,只研究一相即可)。所以,对于单相变压器的测量数据,可直接参与计算,而对于三相变压器,则应先将测量值折算成相值后才能参与计算。,单相变压器试验电路,三相变压器试验电路,变压器的试验方式,励磁参数:对于“Y”接法的折算:,单相变压器试验电路,三相变压器试验电路,变压器的试验方式,励磁参数:励磁阻抗的计算,单相变压器试验电路,三相变压器试验电路,变压器的试验方式,短路试验:,变压器短路试
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