变压器的工作原理.ppt
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1、变压器,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,一.变压器的工作原理变压器-利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电力系统中生产,输送,分配和使用电能的重要装置。也是电力拖动系统和自动控制系统中,电能传递或作为信号传输的重要元件,控制变压器,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,1.变压器-静止的电磁装置 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。,变压器原理图(图3-1),第一节 变压器的工作原理 分类及结构,与电源相连的线圈,接收交流电能,称为一次绕组
2、用U1,I1,E1,N1表示,与负载相连的线圈,送出交流电能,称为二次绕组 用U2,I2,E2,N2表示。同时交链一次,二次绕组的磁通量的相量为 Fm,该磁通量称为主磁通请注意 图3-1 各物理量的参考方向确定。,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,2.理想变压器不计一次、二次绕组的电阻和铁耗,其间耦合系数 K=1 的变压器称之为理想变压器描述理想变压器的电动势平衡方程式为,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化,则有不计铁心损失,根据能量守恒原理可得由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系令 K=N1/N2,称为匝比(亦称电压比),
3、则,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,二.变压器的分类1.变压器按用途一般分为电力变压器和特种变压器两大类电力变压器可分为:升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等 电力变压器外形,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,特种变压器可分为:整流变压器、电炉变压器、高压试验变压器、控制变压器等,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,2.变压器按相数可分为单相和三相变压器三相变压器外观示意图,分类,变压器的分类:1、按冷却方式分类:有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风(水)冷方式、及水内冷式等。2、按防潮方式分类:开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。3、按铁芯或线圈结构分类:芯
4、式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。,分类,4、按电源相数分类:单相变压器、三相变压器、多相变压器。5、按用途分类:有电力变压器、特种变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。6、按冷却介质分类:有干式变压器、液(油)浸变压器及充气变压器等。7、按线圈数量分类:有自耦变压器、双绕组、三绕组、多绕组变压器等。,分类,8、按导电材质分类:有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。9、按调压方
5、式分类:可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。10、按中性点绝缘水平分类:有全绝缘变压器、半绝缘(分级绝缘)变压器。,变压器常用的冷却方式有以下几种:,1、油浸自冷(ONAN);2、油浸风冷(ONAF);3、强迫油循环风冷(OFAF);4、强迫油循环水冷(OFWF);5、强迫导向油循环风冷(ODAF);6、强迫导向油循环水冷ODWF),按变压器选用导则的要求,冷却方式的选择推荐如下,1、油浸自冷 31500kVA及以下、35kV及以下的产品;50000kVA及以下、110kV产品。2、油浸风冷 12500kVA63000kVA、35kV110kV产品;75000kVA以下、110kV产品;4
6、0000kVA及以下、220kV产品。,3、强迫油循环风冷 5000090000kVA、220kV产品。4、强迫油循环水冷 一般水力发电厂的升压变220kV及以上、60MVA及以上产品采用。5、强迫导向油循环风冷或水冷(ODAF或ODWF)75000kVA及以上、110kV产品;120000kVA及以上、220kV产品;330kV级及500kV级产品。,6.2 基本结构,一、铁心,变压器的主磁路,为了提高导磁性能和减少铁损,用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。,变压器的电路,一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。,油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质,又是绝缘介质。油箱侧壁有
7、冷却用的管子(散热器或冷却器)。,将线圈的高、低压引线引到箱外,是引线对地的绝缘,担负着固定的作用。,二、绕组,三、油箱,四、绝缘套管,此外,还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。,6.3 型号与额定值,一、型号,型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容,表示方法为,如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压,额定容量250000kVA,高压额定电压220kV电力变压器。,二、额定值,此外,额定值还有额定频率、效率、温升等。,指长期运行时所能承受的工作电压,指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。,指在额定容量下,允许
8、长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,三.变压器的结构简介1.铁心铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高,厚度为 0.35 或 0.5 mm,表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁心柱和铁轭俩部分,铁心柱套有绕组;铁轭闭合磁路之用铁心结构的基本形式有心式和壳式两种,心式变压器结构示意图,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,2.绕组绕组是变压器的电路部分,它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。右图为交叠式绕组 3.其他结构部件以典型的油侵式电力变压器为例,其他结构部件有:油箱、储油柜、散热器、高压绝缘管套以及继电保护装置等外形如下图
9、,第一节 变压器的工作原理 分类及结构,4.变压器的额定值(1).额定容量 S变压器视在功率的惯用数值,以 VA,KVA,MVA 表示(2).额定电压 U变压器各绕组在空载额定分接下端子间电压的保证值,对于三相变压器额定电压系指线电压,以 V 或 KV 表示(3).额定电流 I变压器的额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值,以A表示单相变压器的一次、二次绕组的额定电流为 I1N=S N/U1N I2N=S N/U2N三相变压器的一次、二次绕组的额定电流为 I1N=S N/U1N I2N=S N/U2N(4).额定频率我国工业用电频率为 50 HZ,变压器变比,当一次绕组上加上额定电压
10、 U1N 时,一般规定此时二次绕组开路电压将是额定电压 U2N,因此可以认为,变压器的电压比就是匝数比在三相变压器中,电压比规定为高压绕组的线电压与低压绕组的线电压之比,第五节 变压器等效电路参数的测定一.空载试验1.空载试验的目的:测定变压器的电压比 K、铁耗 pFe 以及等效电路中的励磁阻抗 Zm2.单相变压器空载试验电路 单相变压器空载试验按下图接线,3.单相变压器空载试验方法在额定频率、正弦的额定电压 U1N 作用下 测读 U1、I10、p0 和 U20 z0=(U1/I0)=sqrt(r1+rm)2+(x1+xm)2)因为:ZmZ1、rmr1、xmx1 则 z0 zm r0=p0/I
11、102 rm x0=xm电压比:k=U1/U20空载试验一般在低压侧进行三相变压器必须采用每相值进行计算,二.短路试验1.短路试验的目的:测定变压器等效电路中的短路参数2.单相变压器短路试验电路单相变压器短路试验的接线图如图所示,第六节 三相变压器,一.三相变压器的电路系统-连接组(一)联结法绕组的首端和末端的标志规定,1.星形联结用符号“Y(或 y)”表示三个首端 A、B、C(或 a、b、c)向外引出末端 X、Y、Z(或 x、y、z)连接在一起成为中性点2.三角形联结用符号“D(或d)”表示各相间联结次序为 A-X-C-Z-B-Y(或 a-x-c-z-b-y)从首端 A、B、C(或 a、b、
12、c)向外引出,(二)联结组 三相绕组无论采用什么联结法,二次侧线电动势的相位差总是30的倍数,因此采用钟表面上12个数字来表示1.时钟表示法把高压侧线电动势的相量作为分针,始终指着“12”这个数字而以低压侧线电动势的相量作为时针,它所指的数字即表示高、低压侧线电动势相量间的相位差这个数字称为三相变压器联结组的“标号”2.单相变压器的联结单相变压器或三相变压器中某相高、低压绕组的联结组问题其实质为电路理论中互感线圈的同名端问题,由给定原理图确定变压器的连接组标号(1)画原、副边相量图:原理图上字母从左向右排列,相量图上为顺时针排列;(2)同一铁心柱上的两个相量,要么同相,要么反相;(3)确定比较
13、相量,即下标字母相同的原、副边两个线电压。例如:UAB和uab,且相量方向均为下标的第一个字母指向第二个字母;(4)旋转相量图,将原边线电压相量作为分针指向钟表“12”,副边对应线电压相量所指的字母即为连接组标号。,由联结组通过电势相量确定三相变压器的电路图表达,由电路图表达获得三相变压器的具体连接,由联结组通过电势相量确定三相变压器的电路图表达图,二.三相变压器的磁路系统-铁心的结构形式三相变压器的磁路系统,三相心式变压器的磁路系统的演变,一、自耦变压器,原付边共用一部分绕组的变压器。,(一)特点:,1、原付绕组既有磁的联系,又有电的联系。,2、能量传递,既有磁场传递的,又有直接传递的。,三
14、 相 自 耦 变 压 器,三 相 自 耦 变 压 器,五、互感器互感器是电流互感器和电压互感器的合称。互感器的主要功能是:(1)可使仪表和继电器标准化。如电流互感器副绕组的额定电流都是5A;电压互感器副绕组的电压通常都规定为100V。(2)可使测量仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘水平,简化仪表构造,同时保证工作人员的安全。(3)可以避免短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。,1.电流互感器电流互感器简称CT(文字符号为TA,单二次绕组电流互感器图形符号为),是变换电流的设备。(1)工作原理和接线方式电流互感器由一次绕组、铁芯、二次绕组组成。其结构特点是:一次绕组
15、匝数少且粗,有的型号还没有一次绕组,利用穿过其铁芯的一次电路作为一次绕组(相当于1匝);而二次绕组匝数很多,导体较细。电流互感器的一次绕组串接在一次电路中,二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联,形成闭合回路,由于这些电流线圈阻抗很小,工作时电流互感器二次回路接近短路状态。电流互感器的变流比Ki用表示,则 式中,I1N、I2N分别为电流互感器一次侧和二次侧的额定电流值,N1、N2为其一次和二次绕组匝数。变流比一般表示成如100/5A形式。,(2)电流互感器种类和型号 按一次电压分,有高压和低压两大类;按一次绕组匝数分有单匝(包括母线式、芯柱式、套管式)和多匝式(包括线圈式、绕环式、串级式);按用途
16、分有测量用和保护用两大类;按绝缘介质类型分有油浸式、环氧树脂浇注式、干式、SF6气体绝缘等。电流互感器型号的表示和含义如下:,图4-15 LQZ-10型电流互感器的外形图,图4-16 LMZJ1-0.5型电流互感器的外形图,(3)电流互感器使用注意事项 电流互感器在工作时二次侧不得开路。电流互感器二次侧有一端必须接地 电流互感器在接线时,必须注意其端子的极性,2.电压互感器电压互感器简称PT,是变换电压的设备。文字符号为TV,单相式电压互感器图形符号为(1)工作原理和接线方式电压互感器的基本结构原理如图4-17所示,它由一次绕组、二次绕组、铁芯组成。一次绕组并联在线路上,一次绕组匝数较多,二次
17、绕组的匝数较少,相当于降低变压器。二次绕组的额定电压一般为100V。二次回路中,仪表、继电器的电压线圈与二次绕组并联,这些线圈的阻抗很大,工作时二次绕组近似于开路状态。,图4-17电压互感器的结构原理,电压互感器的变压比用Ku表示 式中,U1N、U2N分别为电压互感器一次绕组和二次绕组额定电压,N1、N2为一次绕组和二次绕组的匝数。变压比Ku通常表示成如10/0.1kV的形式。电压互感器有单相和三相两大类,在成套装置内,采用单相电压互感器较为常见。,(3)电压互感器使用注意事项 电压互感器在工作时,其一、二次侧不得 短路 电压互感器二次侧有一端必须接地 电压互感器在接线时,必须注意其端子的极性
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- 变压器 工作 原理

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