變壓器及低壓電器

變壓器及低壓電器第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器第一節(jié)變壓器的分類(lèi)和應(yīng)用一、變壓器的分類(lèi)變壓器的種類(lèi)很多，可分類(lèi)如下：1、按繞組數(shù)目分自耦變壓器——高低壓共用一個(gè)繞組。雙繞組變壓器——每相有高、低壓兩個(gè)繞組。多繞組變壓器——每相有三個(gè)以上繞組2、按相數(shù)分單相變壓器。三相變壓器。3、按冷卻方式分油浸式變壓器——繞組和鐵芯完全浸在變壓器的油里。干式變壓器——繞組和鐵芯由周?chē)目諝庵苯永鋮s。第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器二、變壓器的應(yīng)用

變壓器在鐵路信號(hào)設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，如信號(hào)變壓器，軌道變壓器，道岔表示變壓器，扼流變壓器，防雷變壓器等。鐵路信號(hào)用變壓器，多采用低電壓小功率的干式自冷變壓器。為適應(yīng)各種電路的需要，有分級(jí)調(diào)壓的特性。第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器隔離在信號(hào)電路中如出現(xiàn)接地情況，可能造成電路的錯(cuò)誤動(dòng)作，所以各種電源都要對(duì)地絕緣，必須使用雙繞組的變壓器隔離成對(duì)地絕緣系統(tǒng)。變壓各種電源都有其所要求的電壓數(shù)值，要將引入的電壓變換為所需要的電壓數(shù)值，就要用變壓器來(lái)變壓。調(diào)壓要獲得連續(xù)可調(diào)的電壓，需使用自耦變壓器來(lái)進(jìn)行調(diào)壓。測(cè)量用電流互感器來(lái)擴(kuò)大電流表的量程。第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器三、變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的主要部件是鐵心和繞組。1、鐵心有鐵心柱和鐵軛兩部分組成，心柱上套裝繞組，鐵軛則作為閉合磁路之用。（1）鐵心材料由高導(dǎo)磁系數(shù)的硅鋼片疊成或者卷成。（2）鐵心形式鐵心的結(jié)構(gòu)的基本形式有芯式和殼式兩種。（3)鐵心疊裝鐵心疊裝方式有對(duì)裝式和疊裝式兩種。第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器2、繞組繞組是變壓器的電路部分。對(duì)它的電氣性能、耐熱性能以及機(jī)械強(qiáng)度都有嚴(yán)格的要求，以保證足夠的使用年限。（1）繞組材料一般采用涂高強(qiáng)度絕緣漆的扁（或圓）銅線(xiàn)。（2）繞組形式變壓器接于高壓電網(wǎng)的繞組稱(chēng)為高壓繞組，接于低壓電網(wǎng)的繞組稱(chēng)為低壓繞組。從高、低壓繞組的相對(duì)位置來(lái)看，變壓器繞組殼布置成同心式和交疊式兩類(lèi)。第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器四、變壓器的額定值變壓器的額定值主要有：1、額定容量Se，是變壓器的額定視在功率，以V·A或kV·A表示。對(duì)三相變壓器而言是指三相容量之和。通常把原、副繞組的額定容量設(shè)計(jì)得一樣大。2、額定電壓Ue，是變壓器空載時(shí)在額定分接下各繞組端電壓的保證數(shù)值，以V或者kV為單位。三相變壓器的額定電壓指的是線(xiàn)電壓。3、額定電流Ie，是根據(jù)額定容量和額定電壓計(jì)算出來(lái)的電流值，以A為單位。4、額定頻率fe，我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用點(diǎn)的頻率為50Hz。此外，還有額定情況下的效率、溫升等。第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器五、變壓器的運(yùn)行特性運(yùn)行特性主要有外特性和效率特性。外特性：電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)為常值時(shí)，變壓器副邊端電壓與負(fù)載電流的變化關(guān)系，即U2=f(I2)。效率特性是指在電源電壓和負(fù)載的功率因數(shù)為常值時(shí)，變壓器的效率與負(fù)載電流的變化關(guān)系，即η/f(I2)。變壓器性能的主要指標(biāo)是電壓變化率和效率。1.變化率△U%=(U20-U2)/U2e×100%2.效率是指輸出的有功功率與輸入的有功功率之比用百分值來(lái)表示，即η=(P2/P1)×100%第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器六、變壓器的并聯(lián)運(yùn)行所謂并聯(lián)，就是將兩臺(tái)以上變壓器的原、副繞組分別并聯(lián)到原、副邊的母線(xiàn)上。1、并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)（1）提高供電的可靠性。（2）可根據(jù)負(fù)荷情況，調(diào)整變壓器的臺(tái)數(shù)，以提高運(yùn)行效率。（3）減小了總的備用量，可隨著用電量的增加，分期分批安裝變壓器。2、變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件(1)各變壓器的額定電壓、變比相等。(2)各變壓器的連接組別相同。(3)各變壓器的短路抗阻相等。第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器七、變壓器的過(guò)渡過(guò)程按現(xiàn)象來(lái)分，變壓器的過(guò)度過(guò)程基本上可分為過(guò)電流和過(guò)電壓兩種。1、過(guò)電流現(xiàn)象通常在空載接入電網(wǎng)和副邊突然短路時(shí)產(chǎn)生過(guò)流現(xiàn)象。第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器（1）變壓器空載時(shí)合閘的暫態(tài)電流變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，空載電流僅為額定電流的3%~10%。但將副邊開(kāi)路的變壓器并入電網(wǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生原邊電流的瞬時(shí)沖擊，然后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這個(gè)沖擊性的合閘電流往往可達(dá)額定電流的6~8倍。（2）突然短路運(yùn)行中的變壓器其副邊突然短路時(shí)，因原邊仍接在額定電壓的電源上，所以它的短路電流相當(dāng)大，可為額定電流的25~30倍，此電流對(duì)變壓器有較大的破壞作用。盡管突然短路的過(guò)渡過(guò)程為時(shí)甚短，但很大的沖擊電流將使變壓器繞組收到很大的電磁作用力而被破壞；若延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可使繞組發(fā)熱過(guò)劇，損壞絕緣。第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器2、過(guò)電壓現(xiàn)象電壓超過(guò)了最大工作電壓都可稱(chēng)為過(guò)電壓，但通常把過(guò)電壓理解為周期性或者非周期性的短時(shí)間沖擊電壓。過(guò)電壓產(chǎn)生于以下情況：（1）操作過(guò)電壓：當(dāng)變壓器接入電網(wǎng)或從電網(wǎng)上斷開(kāi)時(shí)，伴隨著系統(tǒng)的電磁能量的急劇變化而變化。（2）故障過(guò)電壓：系統(tǒng)中發(fā)生短路或間歇接地而產(chǎn)生。（3）大氣過(guò)電壓：由于雷電直接打在輸電線(xiàn)上或雷電在輸電線(xiàn)上感應(yīng)而產(chǎn)生。第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器為了進(jìn)行過(guò)壓防護(hù)，一般采用以下措施：（1）避雷器防護(hù)：用以防護(hù)變壓器受到超過(guò)其絕緣所保證的脈沖強(qiáng)度的電壓波的沖擊。（2）加強(qiáng)絕緣：除加強(qiáng)高壓繞組對(duì)地絕緣外，還要加強(qiáng)首末兩端線(xiàn)匝的匝間絕緣，以承受瞬變開(kāi)始時(shí)及震蕩過(guò)程中的較高電壓。（3）靜電防護(hù)：即采用電容補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ诡^幾個(gè)線(xiàn)匝間的電壓大大降低及減弱震蕩，從而使繞組絕緣免遭擊穿。第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器八、變壓器的維修在運(yùn)行中對(duì)變壓器進(jìn)行監(jiān)視和為何，是及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題保證安全運(yùn)行的重要工作，也是防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大的有效措施。檢查內(nèi)容如下：（1）變壓器有無(wú)異常聲音。（2）各引線(xiàn)接頭有無(wú)松動(dòng)及跳火情況。（3）斷路器是否完好。（4）變壓器的溫升是否超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器變壓器在運(yùn)行中的不正常狀態(tài)以及原因如下：（1）變壓器的嗡聲很大，主要是鐵芯硅鋼片未夾緊所致。（2）在正常的負(fù)荷和冷卻條件下，變壓器過(guò)熱、冒煙、和局部發(fā)生弧光。原因有，鐵芯穿過(guò)螺栓絕緣損壞。鐵芯硅鋼片間絕緣損壞，高低壓繞組間短路，引出線(xiàn)混線(xiàn)及過(guò)負(fù)荷等。（3）變壓器斷路器脫扣，應(yīng)先檢查變壓器本身有無(wú)短路等異常情況，再查找外部故障，待故障排除后，在投入運(yùn)行。第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器第二節(jié)三相變壓器三相交流電的電壓變換可采用以下兩種方式，一是各相分別聯(lián)接一個(gè)單相變壓器組成變壓器組，稱(chēng)為三相組式變壓器，或稱(chēng)為三相變壓器組；二是有一個(gè)三相共用鐵芯的三相變壓組。第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器一、三相變壓器的特點(diǎn)與單相變壓器相比，三相變壓器的特點(diǎn)是：1、三相變壓器的磁路是由鐵軛把三個(gè)心柱連在一起而組成的，各相磁路互相依存，都以另外兩相的磁路作為各自的回路。2、三相變壓器的原邊和副邊可用不同的方法聯(lián)接，形成多種聯(lián)接組別，不同的聯(lián)接組別，使原邊，副邊相對(duì)應(yīng)的線(xiàn)電壓之間有不同的相位差。3、三星變壓器的相電勢(shì)波形與繞組接法、磁路系統(tǒng)有密切關(guān)系，相電勢(shì)的畸變與變壓器的磁路系統(tǒng)及磁路的飽和程度有關(guān)。第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器二、三相變壓器的結(jié)構(gòu)1.三相變壓器的磁路系統(tǒng)2.三相芯式變壓器的磁路系統(tǒng)和三相變壓器組相比，三相變壓器的優(yōu)點(diǎn)是：效率高、材料消耗少、價(jià)格較低、占地小、維護(hù)簡(jiǎn)便，因而應(yīng)用很廣泛。第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器三、三相變壓器的繞組聯(lián)接星形接法：三相繞組的三個(gè)末端連在一起，而把它們的首段引出來(lái)，就是星形接法。三角形接法：把一相繞組的末端和另一相繞組的首段連在一起，順次聯(lián)接成一閉合回路，就是三角形接法。第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器第三節(jié)電流互感器互感器是測(cè)量用的變壓器，又稱(chēng)儀用電壓器，用來(lái)擴(kuò)大儀表的測(cè)量范圍，有電壓互感器和電流互感器兩種，信號(hào)電源中只使用了后者。測(cè)量大電流時(shí)，因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)儀表帶來(lái)附加影響，故不能采用直接式電流表，用分流器來(lái)擴(kuò)大量限時(shí)，分流電阻的功耗頗大，故通常用電流互感器來(lái)擴(kuò)大電流表的限量。第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器使用電流互感器有以下好處：1、可使測(cè)量?jī)x表與高壓裝置絕緣，保證了人身安全。2、可避免電路中的短路電流直接流經(jīng)儀表，以免損壞。3、可使測(cè)量?jī)x表標(biāo)準(zhǔn)化。4、與被測(cè)對(duì)象電氣隔離，不會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象。第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日LOGO第二章變壓器1鐵芯，副繞組的一端要接地2在原邊接通電源時(shí)，副邊電路不得開(kāi)路3原繞組所接入的被測(cè)電路的電網(wǎng)電壓不得超過(guò)其額定電壓