变压器的工作原理及特性ppt课件.ppt
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1、知识目标: 掌握变压器的工作原理以及运行特性技能目标: 能计算变压器的电压、电流、电阻的变换,教学目标,8.2 变压器的工作原理及特性,教学内容,8.2.1 变压器的原理8.2.2 变压器的结构8.2.3 变压器的种类8.2.4 变压器的额定值8.2.5 变压器的运行特性,磁路的欧姆定律?,磁路的基本物理量有哪些?,课前复习提问,新课讲解,电能,机械能,电能,电动机,变压器,什么叫变压器?什么用途?,变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能.,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),
2、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,一次侧和二次侧绕组中都将产生感应电动势,其大小分别为:,8.2 .1变压器的工作原理,一、单相变压器基本工作原理,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的电压,达到变压的目的。,变压器基本工作原理,变压器
3、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。,N1,N2,1、变压器的空载运行与变换电压原理,显然,改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且k1时为降压变压器;k1时为升压变压器。,变压比,简称变比,变压器的有载运行与变换电流原理,能量传递过程中,变压器在变换电压的同时也变换了电流。,2、变压器的阻抗变换作用,变压器输出电压u2随负载电流 i2变化的关系称为它的外特性,即:,cos(-2)=0.8超前,c
4、os2=1,cos2=0.8滞后,3. 变压器的外特性,u2f(i2),外特性可用右图所示曲线描述。,(1)负载为纯电阻性质时,cos=1,输出电压u2随负载电 流i2的增加略有下降;,结论,负载的功率因数对变压器的外特性影响很大。,(2)负载为感性时,u2随i2的增加下降的程度加大;,(3) 负载为容性时,输出特性曲线呈上翘状态,说明u2随 i2的增加反而加大。,变压器外特性变化的程度,可以用电压调整率U%来表示。电压调整率定义为:变压器由空载到额定I2N满载时,副边输出电压u2的变化程度。,4. 电压调整率,电压调整率反映了变压器运行时输出电压的稳定性,是变压器的主要性能指标之一。,为减少
5、涡流损耗,铁心一般由导磁钢片叠成。,变压器的损耗包括两部分:,铜损 (PCu) :绕组导线电阻的损耗。,涡流损耗:交变磁通在铁心中产生的感 应电流(涡流)造成的损耗。,铁损(PFe ):,变压器的效率为,一般 95% ,负载为额定负载的(5075)%时,最大。,输出功率,输入功率,5. 变压器的损耗和效率,某单相变压器的额定容量SN=100KVA,额定电压为10/0.23KV,当满载运行时,U2=220V,求Ku、I1N、I2N。解,磁路系统,1、组式磁路变压器,2、心式磁路变压器,特点是:三相磁路彼此无关联。,特点是:三相磁路彼此有关联。,二、三相变压器基本工作原理,3、变压器的端头标号,三
6、、三相变压器的连接组别,连接组别:反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势(或线电压)的相位关系。,三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关,而且还与三相绕组的连接方式有关。,理论和实践证明,无论采用怎样的连接方式,一、二次侧线电动势(可电压)的相位差总是300的整数倍。因此可以采用时钟表示法 作为时钟的分针,指向12点, 作为时钟的时针,其指向的数字就是三相变压器的组别号。组别号的数字乘以300,就是二次绕组的线电动势滞后于一次侧电动势的相位角。,连接组别可以用相量图来判断:,若高压绕组三相标志不变,低压绕组三相标志依次后移,可以得到Y,y4、Y,y8连接组别。,1、Y,y连接,
7、同名端在对应端,对应的相电动势同相位,线电动势 和 也同相位,连接组别为Y,y0。,同理,若异名端在对应端,可得到Y,y6、Y,y10和Y,y2连接组别。,若高压绕组三相标志不变,低压绕组三相标志依次后移,可以得到Y,d3、Y,d7连接组别。,2、Y,d连接-11,同名端在对应端,对应的相电动势同相位,线电动势 和 相差3300,连接组别为Y,d11。,同理,若异名端在对应端,可得到Y,d5、Y,d9和Y,d1连接组别。,若高压绕组三相标志不变,低压绕组三相标志依次后移,可以得到Y,d5、Y,d9连接组别。,3、Y,d连接-1,同名端在对应端,对应的相电动势同相位,线电动势 和 相差300,连
8、接组别为Y,d1。,同理,若异名端在对应端,可得到Y,d7、Y,d11和Y,d3连接组别。,总之,对于Y,y(或D,d)连接,可以得到0、2、4、6、8、10等六个偶数组别;而Y,d(或D,y)连接,可以得到1、3、5、7、9、11等六个奇数组别。,变压器的连接组别很多,为了便于制造和并联运行,国家标准规定,Y,yn0、Y,d11、YN,d11、YN,y0和Y,y0连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。,其中前三种最为常用:Y,yn0 连接的二次绕组可以引出中线,成为三相四线制,用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。Y,d11连接用于低压侧电压超过400V的线路中。YN,d11连接主要用
9、于高压输电线路中,使电力系统的高压侧可以接地。,磁路系统和绕组连接方式对电动势波形的影响,i0中有无i03 ,看电路连接中有无i03通路,Y连接中,无i03通路,i0为正弦波;YN或D连接,i03可以在绕组中流过,i0为尖顶波。,单相变压器,当磁路饱和时,u1为正弦波,和e1也是正弦波,而i0为尖顶波分解为基波i01和三次谐波i03(忽略其它高效次谐波)。,对三相变压器,由于绕组的连接方式不同,i0 中可能i03 ,使和e1为非正弦波同样可分解为基波和三次谐波(忽略其它高效次谐波) 。,中有无3 ,看磁路结构,三相组式变压器, 3可以在铁心中流过, 为平顶波;三相心式变压器, 3不能在铁心中流
10、过,只能借助油和油箱壁等形成回路,磁路磁阻很大, 3很小, 基本为正弦波。,一、Y,y连接的三相变压器,一次侧Y接线,i03=0,i0为正弦波,磁通应为平顶波。,(2)对三相心式变压器,3不能在铁心中流过,只能借助油和油箱壁等形成回路,磁路磁阻很大, 3很小, 基本为正弦波,感应电动势 e 也基本为正弦波 。但通过油箱壁时将产生涡流损耗,造成局部过热,降低变压器的效率,因此,容量大于1800kVA时,不宜采用心式Y,y连接。,(1)对三相组式变压器,3可以在铁心中存在,所以为平顶波,感应电动势e 为尖顶波,其中的三次谐波幅值可达基波幅值的45%60%,使相电动势的最大值升高很多,可能击穿绕组绝
11、缘,因此,三相组式变压器不采用Y,y连接。,二、YN,y连接的三相变压器,一次侧YN接线,i03可以流过,i0为尖顶波,磁通应为正弦波,感应电动势 e 也为正弦波 。,一次绕组Y连接, i03=0, i0为正弦波,应为平顶波,其中的3在二次绕组中感应电动势e23,并在D内产生i23。i23建立的磁通23大大削弱3的作用,因此合成磁通和电动势均接近正弦波。,三、D,y连接的三相变压器,一次侧D接线,i03可以流过,i0为尖顶波,磁通应为正弦波,感应电动势 e 也为正弦波 。,四、Y,d连接的三相变压器,五、Y,yn连接的三相变压器,二次侧 yn 接线,负载时可以为三次谐波提供通路,使相电动势波形
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