電力機(jī)車變壓器的保養(yǎng)與維護(hù)-變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

任務(wù)二變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

項(xiàng)目二變壓器的保養(yǎng)與維護(hù)一、變壓器的基本工作原理互相絕緣且匝數(shù)不同只有磁的耦合而沒(méi)有電的聯(lián)系變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

一、變壓器的基本工作原理根據(jù)電磁感應(yīng)原理：改變一、二次繞組的匝數(shù)，就可達(dá)到改變電壓的目的。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

二、單相變壓器的空載運(yùn)行及負(fù)載運(yùn)行1、變壓器的空載運(yùn)行（一）空載運(yùn)行時(shí)各物理量正方向的規(guī)定二次繞組開(kāi)路變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

按照“電工慣例”規(guī)定參考方向：（1）電壓的參考方向：在同一支路中，電壓的參考方向與電流的參考方向一致。（2）磁通的參考方向：磁通的參考方向與電流的參考方向之間符合右手螺旋定則。（3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的參考方向：由交變磁通Ф產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，其參考方向與產(chǎn)生該磁通的電流參考方向一致（即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與產(chǎn)生它的磁通

Ф之間符合右手螺旋定則）。參考方向的規(guī)定按此參考方向列出的電磁感應(yīng)定律方程：變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（二）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和變比設(shè)Φ＝Φmsinωte滯后于Φ900結(jié)論：變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

有效值：E1=4.44fN1ФmE2=4.44fN2Фm略去一次繞組中的阻抗不計(jì)U1≈E1＝4.44fN1Фm

U2＝E2=4.44fN2Фm

變壓比，簡(jiǎn)稱變比U1恒定時(shí)，變壓器鐵心中的磁通Фm基本上保持不變變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（三）變壓器的空載電流和空載損耗空載電流（2～10）％IN

無(wú)功分量Iq，用來(lái)建立磁場(chǎng)，起勵(lì)磁作用有功分量Id，用來(lái)供給變壓器鐵心損耗<10％I0

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（三）變壓器的空載電流和空載損耗空載損耗絕大部分是鐵心損耗P0，即磁滯損耗與渦流損耗，只有極少部分是一次繞組電阻上的銅損耗I02R

?？烧J(rèn)為變壓器的空載損耗就是變壓器的鐵心損耗

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（四）空載運(yùn)行時(shí)相量圖單相變壓器電路原理圖理想變壓器空載運(yùn)行相量圖變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

例2—2：如圖所示，低壓照明變壓器一次繞組匝數(shù)N1＝660匝，一次繞組電壓Ul＝220V，現(xiàn)要求二次繞組輸出電壓U2＝36V，求二次繞組匝數(shù)N2及變比Ku解：降壓變壓器：Ku>1升壓變壓器:Ku<1變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

2、變壓器的負(fù)載運(yùn)行單相變壓器負(fù)載運(yùn)行二次繞組中有電流一次繞組中電流變?yōu)閕1

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁通勢(shì)平衡方程式:因?yàn)殡娫措妷翰蛔?，故?fù)載時(shí)的磁勢(shì)和空載時(shí)相同：N1I1≈N2I2忽略I0:變壓器的變流比變壓器的高壓繞組匝數(shù)多，而通過(guò)的電流小，因此繞組所用的導(dǎo)線細(xì)；反之低壓繞組匝數(shù)少，通過(guò)的電流大，所用的導(dǎo)線較粗。結(jié)論：變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

3、變壓器的阻抗變換相當(dāng)于直接接在一次繞組上的等效阻抗變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

輸出變壓器、線間變壓器阻抗匹配作用：如使音響設(shè)備輸出的阻抗與揚(yáng)聲器的阻抗盡量相等，以獲得最大的輸出功率。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

例2—3：某晶體管收音機(jī)輸出電路的輸出阻抗為Z/=392Ω，接入的揚(yáng)聲器阻抗為Z=8Ω，現(xiàn)加接一個(gè)輸出變壓器使兩者實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，求該變壓器的變比K；若該變壓器一次繞組匝數(shù)N1=560匝，問(wèn)二次繞組匝數(shù)N2為多少?解：變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

4、變壓器參數(shù)的測(cè)定作用：利用參數(shù)、基本方程式、等效電路、相量圖求變壓器的運(yùn)行性能。（一）變壓器的空載試驗(yàn)求變比k、空載電流I0、空載損耗P0以及等效電路中的勵(lì)磁阻抗Zm，從而判斷鐵心和線圈質(zhì)量。試驗(yàn)時(shí)，一般在變壓器低壓側(cè)加電壓，測(cè)量高壓側(cè)對(duì)應(yīng)的電壓、電流和功率。目的：變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（一）變壓器的空載試驗(yàn)空載試驗(yàn)線路圖計(jì)算時(shí)，采用電壓為額定點(diǎn)的參數(shù)，因?yàn)榭蛰d電流很小，此時(shí)的銅損耗很小，故可近似認(rèn)為額定電壓點(diǎn)測(cè)得的空載損耗即為變壓器額定運(yùn)行時(shí)的空載損耗即鐵耗。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（一）變壓器的空載試驗(yàn)計(jì)算：總阻抗Z0=Z1+Zm≈Zm此處U20指高壓側(cè)電壓，U1指低壓側(cè)電壓。即試驗(yàn)電壓。注意：若空載試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行，要獲得高壓側(cè)參數(shù)時(shí)，必須進(jìn)行折算?？蛰d時(shí)功率因數(shù)很低，一般采用0.2的功率因數(shù)表。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

求負(fù)載時(shí)的銅損耗和短路阻抗。試驗(yàn)時(shí)，一般在變壓器高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)直接短路，測(cè)量高壓額定電流點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓、電流和功率。目的：（二）變壓器的短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)線路圖變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（二）變壓器的短路試驗(yàn)計(jì)算時(shí)，采用電流為額定點(diǎn)的參數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)短路電壓很低，鐵損耗很小，故可近似認(rèn)為額定電流點(diǎn)測(cè)得的短路損耗即為變壓器額定運(yùn)行時(shí)的銅損耗。計(jì)算：變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（二）變壓器的短路試驗(yàn)溫度換算：由于線圈電阻隨溫度而變化，試驗(yàn)時(shí)的溫度和實(shí)際變壓器運(yùn)行時(shí)的溫度不同，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器的短路電阻應(yīng)換算到工作溫度750C時(shí)的值。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（二）變壓器的短路試驗(yàn)短路電壓（或阻抗電壓）：短路試驗(yàn)時(shí)，使短路電流為額定電流時(shí)加在一次側(cè)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(lái)表示，即標(biāo)么值。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

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(yùn)行性能，所以正常運(yùn)行時(shí)希望它小些，這樣負(fù)載變化時(shí)二次電壓波動(dòng)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4～10.5，大型變壓器為12.5～17.5％。（二）變壓器的短路試驗(yàn)變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

三、變壓器的運(yùn)行特性案例4：為什么二次側(cè)額定電壓為0.4kv,而不是380V?S9電力變壓器變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（一）、變壓器的外特性及電壓變化率外特性:一次繞組電壓U1和負(fù)載的功率因數(shù)cosφ2一定時(shí)，二次繞組電壓U2與負(fù)載電流I2的關(guān)系.滯后的無(wú)功電流產(chǎn)生去磁作用使電壓下降超前的無(wú)功電流產(chǎn)生增磁作用使電壓上升用標(biāo)么值表示，便于不同變壓器之間比較阻感性負(fù)載容性負(fù)載變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

電壓變化率：用ΔU％來(lái)表示

二次側(cè)空載電壓額定負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓ΔU％反映供電電壓的穩(wěn)定性。ΔU％越小，說(shuō)明變壓器二次繞組輸出的電壓越穩(wěn)定。常用變壓器ΔU％為3％～5％

變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

例2—4：某臺(tái)供電電力變壓器將U1N=10000V的高壓降壓后對(duì)負(fù)載供電，要求該變壓器在額定負(fù)載下的輸出電壓為U2=380V，該變壓器的電壓變化率ΔU％＝5％，求該變壓器二次繞組的額定電壓U2N及變比K。

解：U2N=400VK=U1N/U2N=10000/400=25變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

（二）、變壓器的損耗及效率P1=U1I1COSφ1P2=U2I2COSφ2損耗ΔP

＝P1-P2=Pcu+PFe1．鐵損耗PFe基本鐵損耗附加鐵損耗與U1有關(guān)，與負(fù)載電流無(wú)關(guān)，當(dāng)U1不變時(shí)，鐵耗基本不變。故鐵耗稱為不變損耗。變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

2．銅損耗PCu基本銅損耗附加銅損耗電流在一次、二次繞組電阻上產(chǎn)生的損耗漏磁通產(chǎn)生的集膚效應(yīng)使電流在導(dǎo)體內(nèi)分布不均勻而產(chǎn)生的額外損耗銅損耗與負(fù)載電流的平方成正比，所以銅損耗又稱為“可變損耗”3．效率中小型電力變壓器效率在95％以上，大型電力變壓器效率可達(dá)99％以上.變壓器的工作原理及運(yùn)行分析

例2－5：S9－500/10低損耗三相電力變壓器額定容量500kV·A，設(shè)功率因素為1,二次電壓U2N=400V，鐵損耗PFe=0.98