變壓器選擇和使用

1、關于變壓器的選擇與使用第一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月任務1 認識單相變壓器 教學目的：各種變壓器的結構、原理、計算、用途能力目標：1、能計算變壓器的各種參數2、能根據負載要求選擇特殊變壓器知識目標：1、了解各種變壓器的結構2、熟悉各種變壓器的工作原理任務2 特殊變壓器、三相變壓器的認識與應用變壓器(transformer)的選擇與使用第二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月案例1：電能的產生、輸送與分配 變壓器電力系統組成的方框圖 第三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月三相電力系統 變壓器案例2：高壓輸電:電能升壓輸電降壓用戶第四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月

2、 第三節(jié)：單相變壓器基本結構及工作原理 單相變壓器： 接在單相交流電源上用來 改變單相交流電壓的變壓 器，其容量一般都比較小， 主要用作控制及照明。內部變壓器起降壓作用第五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月小型變壓器（單相single-phase）第六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力變壓器（多為三相three-phase）第七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、變壓器的用途1、變電壓 升壓變壓器 降壓變壓器 任務1 認識單相變壓器 第八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、變電流第九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月4、變相位5、電氣隔離3、變阻抗第十張，

3、PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月變壓器的外型和器身圖二、變壓器的分類第十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力變壓器的類別用途分配電變壓器升壓變壓器降壓變壓器1、電力變壓器第十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月試驗、儀用等變壓器2、 特種變壓器電力變壓器的類別用途分電爐、整流變壓器第十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力變壓器類別-線圈數目分雙繞組變壓器，在鐵芯中有兩個繞組，一個為初級繞組，一個為次級繞組 自耦變壓器，初級、次級繞組合為一個 三繞組變壓器，三個繞組連接三種不同電壓的線路多繞組變壓器，如分裂變壓器第十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力變壓

4、器類別-冷卻方式油浸式變壓器鐵芯和繞組都一起浸入灌滿了變壓器油的油箱中，可以加強絕緣和改善冷卻散熱條件（大容量）干式變壓器 能滿足特殊要求，如安全（小容量變壓器）充氣式變壓器絕緣性能優(yōu)于油浸式（大容量）SF6第十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月干式變壓器油浸式變壓器電力變壓器類別-冷卻方式強迫油循環(huán)電力變壓器第十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力變壓器類別-相數單相變壓器三相變壓器第十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、變壓器的基本結構和工作原理1、 變壓器的基本結構鐵心繞組(線圈)磁路/繞組的支撐骨架電路由硅鋼片疊壓而成 由銅或鋁導線繞成變壓器一次側繞組（原線

5、圈）變壓器二次側繞組（副線圈）變壓器圖形符號 變壓器是一種能變換電壓、變換電流、變換阻抗的“靜止”電氣設備。變壓器在傳遞電能的過程中頻率不變。Tr第十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、變壓器的基本工作原理問題: 為什么將變壓器的原邊接到交流電源上，燈泡就會發(fā)光呢？第十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、 變壓器的基本工作原理互相絕緣且匝數不同 只有磁的耦合而沒有 電的聯系 第二十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、 變壓器的基本工作原理根據電磁感應 原理 ：改變一、二次繞組的匝數，就可達到 改變電壓的目的。 第二十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月3、額定

6、值此外，額定值還有額定頻率、效率、溫升等。指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。額定容量指長期運行時所能承受的工作電壓額定電壓 是指一次側所加的額定電壓， 是指一次側加額定電壓時二次側的開路電壓。在三相變壓器中額定電壓為線電壓。三者關系：單相：三相：指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流額定電流第二十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月(一） 電磁關系1、物理情況規(guī)定電流的正方向與該電流所產生的磁通正方向符合“右手螺旋”定則，規(guī)定磁通的正方向與其感應電勢的正方向符合“右手螺旋”定則。電流正方向與電勢正方向一致。三、單相變壓器的空載運行第二十三張，PPT

7、共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）感應電動勢和變比 設msinte滯后于900 結論：1、主電動勢第二十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月有效值 ：E1=4.44fN1mE2=4.44fN2m略去一次繞組中的阻抗不計 U1E14.44fN1m U2E2=4.44fN2m 變壓比，簡稱變比 U1恒定時，變壓器 鐵心中的磁通m 基本上保持不變 第二十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 例22：如圖所示，低壓照明變壓器一次繞組 匝數N1660匝，一次繞組電壓Ul220V，現 要求二次繞組輸出電壓U236V，求二次繞組 匝數N2及變比K

8、u解： 降壓變壓器： Ku1 升壓變壓器: Ku1第二十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月有效值相量 可見，當主磁通按正弦規(guī)律變化時，所產生的一次主電動勢也按正弦規(guī)律變化，時間相位上滯后主磁通 。主電動勢的大小與電源頻率、繞組匝數及主磁通的最大值成正比。第二十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、漏磁通感應的電動勢漏電動勢漏電動勢也可以用漏抗壓降來表示，即根據主電動勢的分析方法，同樣有由于漏磁通主要經過非鐵磁路徑,磁路不飽和,故磁阻很大且為常數,所以漏電抗 很小且為常數,它不隨電源電壓負載情況而變.第二十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月29（三） 空載時的電動勢方程、

9、等效電路1、電動勢平衡平衡方程（1）一次側電動勢平衡方程忽略很小的漏阻抗壓降，并寫成有效值形式，有則 可見，影響主磁通大小的因素有電源電壓和頻率，以及一次線圈的匝數。重要公式第三十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）二次側電動勢平衡方程2、變比定義 對三相變壓器，變比為一、二次側的相電動勢之比，近似為額定相電壓之比，具體為Y，d接線D，y接線第三十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月3、等效電路一次側的電動勢平衡方程為空載時等效電路為第三十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月電壓變換作用N1i0u1N2|ZL|u20Saxx變壓器的一次側接電源，二次側開路(空載)變壓器空

10、載時原邊有電流 i0(很小)，在鐵心磁路中產生 磁通，當穿過兩線圈時，分別感應電壓 變壓器原、副邊電壓與感應電壓的關系為： 變壓器原、副邊電壓與感應電壓的關系為： k 稱為變壓器的變比。-+e1（a）當 K1，即 N1N2時，U2U1，變壓器起降低電源電壓的作用；（b）當K1，即N1N2時，U2U1，變壓器起升高電源電壓的作用；（c）當K1、即N1N2時，U2U1，變壓器起著隔離電源的作用。第三十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 低壓照明變壓器一次繞組匝數N1=1210匝，一次繞組電壓U1=220V，現要求二次繞組輸出電壓U2=36V，求二次繞組匝數N2及變比K。例1：解：第三十四張

11、，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、變壓器的負載運行 單相變壓器負載運行 二次繞組中有電流 一次繞組中電流變?yōu)閕1 第三十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月變壓器負載運行時的磁通勢平衡方程式: 因為電源電壓不變，故負載時的磁勢和空載時 相同： N1I1 N2I2忽略I0:變壓器的變流比 變壓器的高壓繞組匝數多，而通過的電流小，因此繞組所用的導線細；反之低壓繞組匝數少，通過的電流大，所用的導線較粗。 結論：第三十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月電流變換作用變壓器的一次側接電源，二次側與負載接通，這種運行狀態(tài)稱為負載運行。 變壓器兩端視在功率不變，因此： 其中1/k 稱為變

12、壓器的變流比。N1i1u1AXN2|ZL|u2Saxi2U1U2，是否I1I2？第三十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 則一次繞組電流 現有三種規(guī)格的白織燈：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一臺額定容量SN=300V.A、電壓為 220V36 V的變壓器，問：（1）上述三種白織燈中，哪種可以接在該變壓器的二次側使用？最多能接這種規(guī)格的白織燈幾個？ 解：（1） （3）燈泡點亮時，變壓器二次繞組電流例2：36V/60W， 5個（2） （2）此變壓器一次繞組的匝數是825匝，求二次繞組的匝數是多少？ （3）二次側燈泡點亮時，變壓器一次、二次繞組中的電流各為多少？第三

13、十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、變壓器參數的測定 作用： 利用參數、基本方程式、等效電路、相量圖求 變壓器的運行性能。（一）變壓器的空載試驗 求變比k、空載電流I0、空載損耗P0以及等效 電路中的勵磁阻抗Zm，從而判斷鐵心和線圈 質量。 試驗時，一般在變壓器低壓側加電壓，測量 高壓側對應的電壓、電流和功率。目的： 第三十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）變壓器的空載試驗 空載試驗線路圖 計算時，采用電壓為額定點的參數，因為空載電流很小，此時的銅損耗很小，故可近似認為額定電壓點測得的空載損耗即為變壓器額定運行時的空載損耗即鐵耗。 第四十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于20

14、22年6月（一）變壓器的空載試驗 計算： 計算： 總阻抗Z0= Z1+ Zm此處U20指高壓側電壓，U1指 低壓側電壓。即試驗電壓。注意：若空載試驗在低壓側進行，要獲得高壓側參數時，必須進行折算?？蛰d時功率因數很低，一般采用0.2的功率因數表。 第四十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月求負載時的銅損耗和短路阻抗。 試驗時，一般在變壓器高壓側加電壓，低壓側 直接短路，測量高壓額定電流點對應的電壓、 電流和功率。目的： （二）變壓器的短路試驗 短路試驗線路圖 第四十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）變壓器的短路試驗 計算時，采用電流為額定點的參數，因為此時短路電壓很低，鐵損耗

15、很小，故可近似認為額定電流點測得的短路損耗即為變壓器額定運行時的銅損耗。 計算： 第四十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）變壓器的短路試驗 溫度換算：由于線圈電阻隨溫度而變化，試驗 時的溫度和實際變壓器運行時的溫度不同，國 家標準規(guī)定，變壓器的短路電阻應換算到工作 溫度750C時的值。第四十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）變壓器的短路試驗 短路電壓（或阻抗電壓）：短路試驗時，使短路電流為額定電流時加在一次側的電壓稱為短路電壓，即USN=ISNZS75,它為額定電路在短路阻抗上的壓降，亦稱作阻抗電壓。短路電壓通常用與額定電壓的百分值來表示，即標么值。 第四十五張，P

16、PT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月短路電壓的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗直接影響變壓器的運行性能，所以正常運行時希望它小些，這樣負載變化時二次電壓波動小，但從短路故障的角度，為限制短路電流，又希望阻抗電壓大些。小型變壓器的US為410.5，大型變壓器為12.517.5。（二）變壓器的短路試驗 第四十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、如果將額定電壓為220v/36v的變壓器接入220v的直流電源，將發(fā)生什么現象？ （ ） 輸出36v的直流電壓 輸出電壓低于36伏 輸出電壓36伏，原繞組過熱 沒有電壓輸出，原繞組嚴重過熱2、一臺聯結組為Y,D11的三相電力變壓器: U1N/

17、U2N =110/5kV,此變壓器的變比K應等于（ ） A.8.5 B.12.7 C.22第四十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月特點：副繞組是原繞組的一部分，原、副壓繞組不但有磁的聯系，也有電的聯系。一、自耦變壓器 u1u2自耦變壓器的工作原理和普通雙繞組變壓器一樣，因此變比相同自耦變壓器也稱為自耦調壓器，它的最大特點就是可以通過轉動手柄來獲得副邊所需要的各種電壓。u1u2自耦變壓器的電路圖符號任務2 特殊變壓器認識與應用第四十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月自耦變壓器使用應注意：1、若電源的輸入端有3個接頭。它可用于220V和110V的供電線路，若接錯會把調壓器燒壞。2、

18、接通電源前，應將輸出端滑動觸點旋至零位，然后接通電源，逐漸轉動手柄，將電壓調至所需的數值。3、不要把輸入、輸出端接錯。若接反 a、可能造成電源短路 b、可造成輸出過高的電壓第四十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月降壓壓自藕變壓器第五十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月升壓自藕變壓器第五十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月自耦變壓器的缺點： 高壓側的電氣故障會波及到低壓側，很不安全。因此自耦變壓器在使用時必須正確接線，且外殼必須接地，并規(guī)定安全照明變壓器不允許采用自耦變壓器結構形式。 第五十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月自耦調壓器 輸出電壓可調，可稍高于 一次繞組電壓 例：實驗室中常用的單相調壓器，一次繞組輸入 電壓U1220V，二次繞組輸出電壓U20250V 第五十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、儀用互感器 （一）結構特點及用途 作用：為了測量人員的安全，使測量回路與高壓電網 相互隔離； 擴大測量儀表（電流表及電壓表）的測量范圍。 電壓互感器電流互感器分類：第五十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月電流互感器圖片第五十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 1電流互感器在電工測量中用來按比例變換交流電流的儀器 串在電路中， 流過被測電流 匝數少，導線