變壓器知識A課件

第二部分變壓器第二章變壓器以電力變壓器為研究對象，講述變壓器的

工作原理、分類、結(jié)構(gòu)。重點講述變壓器的基本原理及運行特性。對三相變壓器特點加以探討。最后，對自耦及儀用互感器加以介紹。第二部分變壓器第二章變壓器以電力變壓器為變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁感應(yīng)原理將一種等級電壓和電流的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種等級的電壓和電流的交流電能。工作原理：電磁感應(yīng)和磁勢平衡分析思路：電磁物理過程－－電路變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁感應(yīng)原工作原理：電磁感應(yīng)和研究步驟：實物模型－－－結(jié)構(gòu)物理模型－－電路、磁路、磁場特點?？蛰d、負載運行時的物理情況(電磁過程)電路模型－－基本方程式，相量圖和等效電路穩(wěn)態(tài)運行分析(單臺及并聯(lián)運行)研究步驟：實物模型－－－結(jié)構(gòu)物理模型－－電路、磁路、磁場特點第二章變壓器第一節(jié)變壓器的基本原理、分類及結(jié)構(gòu)第二節(jié)變壓器的空載運行第三節(jié)變壓器的負載運行第四節(jié)變壓器的基本方程式、等效電路及相量圖第五節(jié)等效電路參數(shù)的測定第六節(jié)三相變壓器第七節(jié)標幺值第八節(jié)變壓器的運行特性第九節(jié)變壓器的并聯(lián)運行第十節(jié)三繞組變壓器、自耦變壓器與互感器第二章變壓器第一節(jié)變壓器的基本原理、分類及結(jié)第一節(jié)變壓器的基本原理、

分類及結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本原理二、變壓器的分類三、變壓器的結(jié)構(gòu)四、變壓器銘牌第一節(jié)變壓器的基本原理、

分類及結(jié)構(gòu)一、變壓器的基一、變壓器的基本原理*核心部件：閉合鐵芯與兩個繞組*基本術(shù)語：電源側(cè)——一次繞組/一次側(cè)/原繞組/原邊

負載側(cè)——二次繞組/二次側(cè)/

副繞組/副邊

當(dāng)負載增大，二次電流將如何變化？

一、變壓器的基本原理*核心部件：閉合鐵芯與兩個繞組對于理想變壓器，可不計繞組電阻及鐵耗。設(shè)原副邊繞組的匝數(shù)分別為N1、N2，則原副邊繞組的感應(yīng)電勢為：若變壓關(guān)鍵：（1）交鏈一、二次繞組的磁通是交變的；

（2）一、二次繞組的匝數(shù)不同。

對于理想變壓器，可不計繞組電阻及鐵耗。變壓關(guān)鍵：二、變壓器的分類：1、電力變壓器：電力系統(tǒng)中輸配電力的主要設(shè)備。升壓，降壓，配電，聯(lián)絡(luò)，廠用（按用途分）還可按線圈數(shù)：自耦、雙繞組、三繞組、多繞組按相數(shù)：單相、三相、多相。還可按冷卻介質(zhì)，冷卻方式，鐵芯結(jié)構(gòu)及調(diào)壓方式分類。2、特種變壓器：整流，電爐，高壓試驗，礦用，船用，小容量控制變壓器，互感器，調(diào)壓器，電抗器等。二、變壓器的分類：變壓器知識A課件三、變壓器的結(jié)構(gòu)：

器身：鐵心、繞組、絕緣和出線裝置；油箱；冷卻裝置；保護裝置（一）、鐵芯：磁路部分。含硅量高的(0.35~0.5mm)厚硅鋼片迭壓而成。（為減少磁滯，渦流損耗）分為鐵芯柱和鐵軛兩部分結(jié)構(gòu)的基本形式有芯式和殼式兩種。三、變壓器的結(jié)構(gòu)：單相心式變壓器單相心式變壓器變壓器知識A課件單相殼式變壓器單相殼式（二）繞組：電路部分。

高壓繞組，低壓繞組

同心式：高（外）、低（內(nèi)）壓繞組同心地

套在鐵心柱上。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。

交迭式：做成餅式，高低壓繞組交迭放置，

最上和最下為低壓繞組。漏抗小，機械強度好，引線方便，特殊變壓器用的多。

（三）保護裝置：

包括儲油柜（油枕）、吸濕器（呼吸器）、安全氣道（防爆管）、氣體繼電器、凈油器、溫度計。

（四）其它結(jié)構(gòu)部件：

儲油箱，散熱管，分接開關(guān)（二）繞組：電路部分。

高壓繞組，低壓繞組

同心式：高（外）四、變壓器銘牌：

用以標明該設(shè)備的額定數(shù)據(jù)和使用條件。

額定值：保證設(shè)備能正常工作，且能保證一定壽命而規(guī)定的某量的限額。

1、額定容量：視在功率，伏安，千伏安，兆伏安。在穩(wěn)定負載和額定使用條件下，加額定電壓，額定頻率時能輸出額定電流而不超過溫升限值的容量。對

三相變壓器指三相容量之和。四、變壓器銘牌：2、額定電壓（對三相變壓器指線電壓）原繞組的額定電壓Ｕ1N是指規(guī)定加到一次側(cè)的電壓；副繞組的額定電壓Ｕ2N是指分接開關(guān)放在額定電壓位置，一次側(cè)加額定電壓時二次側(cè)的開路電壓，單位kV。2、額定電壓（對三相變壓器指線電壓）3、額定電流：對三相變壓器指線電流；單位A或kA。4、關(guān)系：單相三相（無論Y接或D接）作業(yè)1：推導(dǎo)三相變壓器額定值之間的關(guān)系。（）5、額定頻率fe：工頻50赫。6、相數(shù)：m。6、接線圖和聯(lián)接組別。7、漏電抗標么值或短路電壓。8、運行方式。(長期的、短期的)9、冷卻方式。還有變壓器總重量、變壓器油重量、器身重量等。3、額定電流：對三相變壓器指線電流；單位A或kA。5、額定頻例如：一臺三相變壓器，其額定容量，原、付邊額定電壓則原、付邊的額定電流為多少？作業(yè)1：推導(dǎo)三相變壓器額定值之間的關(guān)系。（）作業(yè)2：P592-172-18注意：變壓器實際使用時的功率與額定容量不相同。因為實際使用時，付邊電流不一定是額定電流，它受負載性質(zhì)的影響(容性、感性、純電阻)。付邊的電壓也不一定是額定電壓。例如：一臺三相變壓器，其額定容量注意：變壓器實際使用時的功率第二節(jié)變壓器的空載運行一、空載運行時物理情況1、參考正方向2、主、漏磁通3、方程式二、各物理量的關(guān)系1、感應(yīng)電勢與主磁通的關(guān)系2、主磁通與激磁電流的關(guān)系3、感應(yīng)電勢與激磁電流的關(guān)系第二節(jié)變壓器的空載運行一、空載運行時物理情況空載運行：一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)開路的運行一、空載運行時物理情況：空載電流、磁動勢、主磁通、漏磁通（瞬時物理量的關(guān)系圖—黑板）空載運行：1、參考正方向：電源電壓——習(xí)慣取由首端A指向尾端X空載電流——習(xí)慣取參考正方向與電壓一致磁通、——習(xí)慣取參考正方向與電流正方向符合“右手螺旋”定則感應(yīng)電動勢、和——習(xí)慣取參考正方向與磁通正方向符合“右手螺旋”定則二次電流——習(xí)慣取參考正方向與的正方向一致二次開路電壓——習(xí)慣取參考正方向與的正方向一致1、參考正方向：變壓器知識A課件2、主、漏磁通：主磁通Φ(與原副繞組交鏈)，比例大，Φ與i0非線性。漏磁通Φ1σ(僅與原繞組交鏈)，比例小，0.1～0.2%,Φσ與i0線性。主磁通Φ→，，傳遞能量

漏磁通Φ1σ→，只起電壓降作用變壓器知識A課件3、方程式原付繞組電勢平衡方程為：若忽略原繞組電阻壓降和漏磁通影響時，由原邊電壓平衡方程式可得：3、方程式若忽略原繞組電阻壓降和漏磁通影響時，二、各物理量關(guān)系分析：1、感應(yīng)電勢與主磁通的關(guān)系：若，有：感應(yīng)電勢有效值：二、各物理量關(guān)系分析：感應(yīng)電勢有效值：用相量表示：同理，漏磁通感應(yīng)的電勢也有：用相量表示：同理，漏磁通感應(yīng)的電勢也有：變壓器變比：變壓器變比：若忽略原繞組電阻壓降和漏磁通影響時，由原邊電壓平衡方程式可得：重要結(jié)論：變壓器中，當(dāng)頻率和原繞組的匝數(shù)一定時，主磁通Φ的大小和波形主要決定于電源電壓的大小和波形。但主磁通Φ是由激磁磁磁勢(或激磁電流)產(chǎn)生的。作業(yè)：P592-192-20若忽略原繞組電阻壓降和漏磁通影響時，重要結(jié)論：作業(yè)：P592、主磁通和空載電流的關(guān)系產(chǎn)生主磁通的電流是激磁電流，用表示空載電流就是激磁電流。激磁電流可分為磁化電流：以產(chǎn)生主磁通（磁化曲線）

（無功分量）鐵耗電流：產(chǎn)生損耗（有功分量）故

附：1、磁化電流波形分析（磁化曲線）2、激磁電流波形分析（考慮磁滯損耗）3、向量圖變壓器知識A課件3、感應(yīng)電勢與激磁電流的關(guān)系：主磁通所感應(yīng)的電勢與產(chǎn)生主磁通的磁化電流的關(guān)系為：因此，可引入磁化電抗則另外，鐵耗電流3、感應(yīng)電勢與激磁電流的關(guān)系：因此感應(yīng)電勢與激磁電流的關(guān)系為：

因此，可引入激磁阻抗則有（參閱書P28圖2-10）因此感應(yīng)電勢與激磁電流的關(guān)系為：第三節(jié)變壓器的負載運行一、負載運行時物理情況1、物理過程分析2、磁動勢平衡關(guān)系二、各物理量的關(guān)系1、主磁通感應(yīng)電勢與電流的關(guān)系2、漏磁通感應(yīng)電勢與電流的關(guān)系第三節(jié)變壓器的負載運行一、負載運行時物理情況

負載運行：一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)加負載的運行一、負載運行時物理情況1、物理過程分析（復(fù)習(xí)參考正方向）負載運行：一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)加負載的運行一、負載運行變壓器知識A課件2、磁動勢平衡關(guān)系：負載時建立主磁通的磁動勢為空載時建立主磁通的磁動勢為由空載到負載，電源電壓不變，主磁通基本不變，則建立主磁通的磁動勢相等，即或可得

由此可知，變壓器負載運行時，一次繞組電流包含兩個分量，一個是產(chǎn)生主磁通的激磁分量，另一個是抵消二次電流建立的磁動勢對主磁通影響的負載分量，即供給二次負載功率的一次繞組電流的負載分量。

2、磁動勢平衡關(guān)系：二、各物理量的關(guān)系1、主磁通感應(yīng)電勢與電流的關(guān)系2、漏磁通感應(yīng)電勢與電流的關(guān)系二、各物理量的關(guān)系第四節(jié)變壓器的基本方程式、等值電路和相量圖一、基本方程式二、繞組歸算三、T型等值電路和相量圖四、簡化等值電路和相量圖第四節(jié)變壓器的基本方程式、等值電路和相量圖一、基本方程式一、基本方程式：(一)、電勢平衡方程式：可寫出原付繞組的電勢方程：一、基本方程式：可寫出原付繞組的電勢方程：(三)、基本方程式組為：(二)、磁勢方程式：(三)、基本方程式組為：(二)、磁勢方程式：二、繞組歸算：目的：用一個能正確反映變壓器內(nèi)部電磁過程又方便工程計算的單純電路來代替沒有電聯(lián)系只有磁耦合的實際變壓器，即等值電路。習(xí)慣把二次繞組折算到一次繞組，即用一個與一次繞組匝數(shù)相等的假想二次繞組代替實際的二次繞組，習(xí)慣用原物理量右上角加一撇“”來表示折算后的物理量歸算原則：一、二次繞組的電磁關(guān)系不變即保證歸算前后磁勢平衡關(guān)系、

各種能量關(guān)系不變二、繞組歸算：(一)、電勢、電壓歸算：保證主漏磁場不變(二)、電流歸算：保證付邊磁勢不變(一)、電勢、電壓歸算：保證主漏磁場不變(三)、阻抗歸算：保證銅耗和漏感儲能不變折算后的基本方程式組為：(三)、阻抗歸算：保證銅耗和漏感儲能不變?nèi)形等值電路和相量圖三、T形等值電路和相量圖畫圖步驟：

1．畫出負載的電壓、電流及其夾角——功率因數(shù)角；

2．在上依次迭加和

（超前90——逆時針轉(zhuǎn)90）得電動勢，又，即得；

3．據(jù)電動勢公式，可畫出主磁通（超前90）；

4．作激磁電流，超前一個鐵損角；

5．作

6．在上依次迭加（與平行）和（超前90——逆時

針轉(zhuǎn)90）得電源電壓；

畫圖步驟：

1．畫出負載的電壓、電流及其夾角

形等值電路由于變壓器的，將勵磁支路前移，這種電路稱為形等值電路。形等值電路由于變壓器的四、簡化等值電路和相量圖由于一般變壓器，可將勵磁電流忽略不計，得到簡化等值電路。四、簡化等值電路和相量圖由于一般變壓器變壓器知識A課件第五節(jié)等值電路參數(shù)的測定一、空載實驗1、實驗?zāi)康?、實驗接線3、參數(shù)計算4、注意二、短路實驗1、實驗?zāi)康?、實驗接線3、參數(shù)計算4、注意第五節(jié)等值電路參數(shù)的測定一、空載實驗一、空載實驗：AWVV1、目的：測定變壓器高、低壓繞組的電壓、空載電流和空載損耗求得變壓器的變比k與激磁阻抗參數(shù)2、接線：(1)儀表的選擇：功率表(2)儀表的接線

U1U20I10P0一、空載實驗：AWVV1、目的：測定變壓器高、低壓繞組的電壓3、參數(shù)計算P0≈PFe，從等值電路圖可得：因為，在電力變壓器中：3、參數(shù)計算因為，在電力變壓器中：4、注意：勵磁參數(shù)與磁路飽和有關(guān)，即與電源電壓有關(guān)（1）勵磁參數(shù)應(yīng)取額定電壓下測讀的數(shù)據(jù)計算。（2）試驗一般在低壓邊進行，Zm要進行歸算。（3）三相變壓器，采用每相值才可運用上述公式計算。（相損耗，相電流，相電壓）

4、注意：AWV1、目的：測定一次繞組的短路電壓、短路電流和短路損耗，求得短路阻抗參數(shù)和變壓器的重要參數(shù)短路電壓。2、接線：(1)儀表的選擇(2)儀表的接線低壓邊高壓邊二、短路實驗：AWV1、目的：測定一次繞組的短路電壓、短路電流和短路低壓換算成75℃值：為試驗時溫度，

為常數(shù)銅線為234.5度，鋁線為228度。若要求低壓邊參數(shù)，應(yīng)折算到低壓邊。3、參數(shù)計算：由簡化等效電路知（1）換算成75℃值：3、參數(shù)計算：由簡化等效電路知（2）重要參數(shù)：阻抗電壓或短路電壓

所謂短路電壓是指變壓器二次繞組短接，一次繞組流過額定電流時所加的電源電壓。也稱為阻抗電壓。用電壓額定值的百分數(shù)表示：變壓器知識A課件4、注意：對三相變壓器進行參數(shù)計算，也應(yīng)首先將測量數(shù)據(jù)換算為相值（相電壓、相電流和一相的損耗），然后才能代入公式。例題：作業(yè)：P602-26（1）4、注意：第七節(jié)標幺值一、定義：所謂某物理量的標幺值是指其實際值與選定的同單位的基值之比。標幺值是一個相對值，沒有單位，習(xí)慣用各物理量原來的符號右下角加“*”號來表示。

二、基值的選擇：在電機學(xué)中，通常取各物理量本身的額定值作為基值第七節(jié)標幺值一、定義：標幺值的特點1．變壓器中各物理量在本側(cè)的標幺值與其折算后在另一側(cè)的標幺值相等，即采用標幺值計算時，無需折算。2．各物理量額定值的標幺值均為1，使運算方便。3