《電工技術(shù)之變壓器》課件

電工技術(shù)之變壓器本課程將深入探討變壓器的工作原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，旨在幫助你理解變壓器在電力系統(tǒng)中的重要作用。by變壓器概述電力系統(tǒng)核心變壓器是電力系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)備，用于將電壓升高或降低，以滿足不同用戶的需求。電磁感應(yīng)原理變壓器利用電磁感應(yīng)原理，通過改變線圈匝數(shù)比來實(shí)現(xiàn)電壓變換。多種類型變壓器種類繁多，包括電力變壓器、電子變壓器、音頻變壓器等，應(yīng)用于各個領(lǐng)域。變壓器的組成部分鐵芯由疊壓的硅鋼片組成，提供磁路，并集中磁場。繞組由銅線或鋁線繞制在鐵芯上，形成電磁感應(yīng)的場所。絕緣材料用于隔離繞組和鐵芯，防止短路和漏電。冷卻系統(tǒng)用于散熱，保證變壓器正常工作。外殼保護(hù)變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并提供安裝和連接的接口。變壓器的工作原理變壓器的工作原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)交流電通過變壓器的初級線圈時，線圈周圍會產(chǎn)生交變磁場。這個交變磁場穿過變壓器的鐵芯，感應(yīng)到次級線圈，從而在次級線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。變壓器能夠改變電壓是因?yàn)槌跫壓痛渭壘€圈的匝數(shù)比不同。如果初級線圈的匝數(shù)比次級線圈的匝數(shù)多，則輸出電壓低于輸入電壓，稱為降壓變壓器。反之，如果初級線圈的匝數(shù)比次級線圈的匝數(shù)少，則輸出電壓高于輸入電壓，稱為升壓變壓器。變壓器的電磁感應(yīng)1磁通量變壓器線圈中的電流產(chǎn)生磁場。2磁通變化當(dāng)電流發(fā)生變化時，磁場強(qiáng)度也隨之改變。3感應(yīng)電動勢磁通量變化在另一線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。變壓器的等效電路銅損鐵損無功損耗變壓器等效電路是一個簡化的模型，用于分析變壓器的工作特性。它包含理想變壓器、電阻、電抗等元件，用來模擬變壓器的各種損耗。變壓器的效率和損耗效率變壓器效率是指輸出功率與輸入功率之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。損耗變壓器損耗主要包括銅損和鐵損。銅損銅損是由于電流在繞組中流動產(chǎn)生的熱量造成的，與電流的平方成正比。鐵損鐵損是由于鐵芯的磁化和去磁化產(chǎn)生的熱量造成的，與電壓的平方成正比。變壓器的參數(shù)計(jì)算1電壓比變壓器初級和次級繞組電壓之比2電流比變壓器初級和次級繞組電流之比3匝數(shù)比變壓器初級和次級繞組匝數(shù)之比4阻抗變壓器對電流的阻力5功率變壓器能夠傳輸?shù)墓β首儔浩鞯呢?fù)載特性1輸出電壓變化負(fù)載電流增加時，輸出電壓會下降，這是由于變壓器內(nèi)部阻抗造成的電壓降。2效率變化隨著負(fù)載電流的增加，變壓器的效率會先升高后下降，在額定負(fù)載附近達(dá)到最高值。3功率因數(shù)變化負(fù)載電流增加時，功率因數(shù)會提高，這是因?yàn)樨?fù)載電流中的無功成分減小。變壓器的空載特性空載電流指變壓器在空載情況下，初級繞組中流過的電流?？蛰d電壓指變壓器在空載情況下，次級繞組上的電壓。空載損耗指變壓器在空載情況下，由于鐵芯磁化和渦流等因素引起的損耗。變壓器的調(diào)壓功能電壓調(diào)節(jié)變壓器可以改變電壓幅值，用于調(diào)節(jié)電壓，以滿足不同設(shè)備的電壓要求。電壓穩(wěn)定變壓器可以有效地降低電壓波動，保證供電電壓的穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量。變壓器的繞組連接方式1Y型連接Y型連接的優(yōu)點(diǎn)是線電壓是相電壓的√3倍，適用于三相交流電。2Δ型連接Δ型連接的優(yōu)點(diǎn)是線電壓等于相電壓，適用于三相交流電。3Y-Δ型連接Y-Δ型連接適用于變壓器作為升壓變壓器使用。4Δ-Y型連接Δ-Y型連接適用于變壓器作為降壓變壓器使用。變壓器的冷卻方式變壓器在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生熱量，需要采取有效的冷卻措施來防止溫度過高，影響變壓器的性能和安全。冷卻方式主要分為兩種：油浸式冷卻和干式冷卻。油浸式冷卻是將變壓器浸入絕緣油中，利用油的熱傳導(dǎo)和對流特性來散熱。干式冷卻則采用自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷或水冷等方式來散熱。變壓器的油浸式冷卻油浸式冷卻是變壓器最常見的冷卻方式之一。變壓器內(nèi)部的鐵芯和繞組浸泡在絕緣油中，絕緣油既可以提供絕緣保護(hù)，又可以作為冷卻介質(zhì)。油浸式冷卻的工作原理是，利用絕緣油的熱傳遞特性，將變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量帶走。油溫升高后，會通過油循環(huán)系統(tǒng)，將熱量傳遞到散熱器，最終散放到空氣中。變壓器的干式冷卻自然風(fēng)冷利用空氣自然對流進(jìn)行冷卻，適用于小型變壓器。強(qiáng)制風(fēng)冷使用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻，提高冷卻效率，適用于中型變壓器。水冷利用水進(jìn)行冷卻，適用于大型變壓器。變壓器的安全防護(hù)措施1絕緣變壓器內(nèi)部使用高壓，需要使用絕緣材料進(jìn)行隔離，防止漏電2接地變壓器外殼需要接地，將漏電電流引入大地，保障安全3保護(hù)安裝過載保護(hù)裝置，防止過電流造成損壞4警示在變壓器周圍設(shè)置警示標(biāo)志，提醒人員注意安全變壓器的維護(hù)和保養(yǎng)定期清潔變壓器表面，清除灰塵和污垢。檢查變壓器油位，確保油位處于正常范圍內(nèi)。監(jiān)測變壓器溫度，確保溫度處于安全范圍。定期進(jìn)行變壓器油質(zhì)分析，更換變壓器油。變壓器的常見故障及處理常見故障變壓器常見的故障包括繞組短路、絕緣損壞、過熱、油泄漏、噪音過大、接地故障等。故障處理處理故障時要先進(jìn)行安全檢查，斷開電源，并采取必要的安全措施。然后根據(jù)具體故障進(jìn)行檢查和維修，必要時需要更換損壞的部件。單相變壓器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單單相變壓器通常由鐵芯、初級繞組和次級繞組組成。應(yīng)用廣泛在家庭、辦公室和工業(yè)領(lǐng)域中廣泛用于降低電壓或升高電壓。效率高單相變壓器通常具有較高的效率，可以將能量以較小的損耗傳遞。三相變壓器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)鐵芯結(jié)構(gòu)三相變壓器的鐵芯通常由疊片式鐵芯構(gòu)成，鐵芯被分成若干個鐵片，鐵片之間相互絕緣，以減少渦流損耗。繞組結(jié)構(gòu)三相變壓器的繞組通常有三種連接方式：星形連接、三角形連接和混合連接。冷卻系統(tǒng)三相變壓器的冷卻系統(tǒng)主要有油浸式冷卻和干式冷卻，油浸式冷卻效率更高，干式冷卻更安全。變壓器的工作環(huán)境要求1溫度變壓器工作環(huán)境的溫度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)，以確保絕緣材料的正常工作性能。2濕度高濕度環(huán)境會導(dǎo)致絕緣材料吸潮，降低絕緣性能，因此要保持變壓器周圍環(huán)境干燥。3清潔度清潔的環(huán)境可以防止灰塵、污垢等雜物進(jìn)入變壓器內(nèi)部，影響其工作性能。變壓器的選型和導(dǎo)電材料因素描述容量根據(jù)負(fù)載功率選擇合適的容量。電壓匹配電源和負(fù)載電壓，確保正常工作。頻率選擇與電源頻率一致的變壓器。導(dǎo)電材料銅或鋁，銅導(dǎo)電率高，鋁價格更低。變壓器的耐壓測試10kV15kV20kV變壓器耐壓測試是檢查變壓器絕緣是否完好的一種重要測試方法。一般情況下，變壓器在出廠前都會進(jìn)行耐壓測試，以保證其在使用過程中的安全性和可靠性。耐壓測試的電壓等級取決于變壓器的額定電壓，一般會選擇高于變壓器額定電壓1倍到1.5倍的電壓進(jìn)行測試。變壓器的絕緣測試耐壓測試確保變壓器絕緣能夠承受額定電壓以及可能出現(xiàn)的過電壓。泄漏電流測試檢測絕緣材料的缺陷，防止電氣事故。變壓器的溫升測試測試目的確保變壓器在正常運(yùn)行條件下，溫度不會超過安全限值，防止因過熱而造成絕緣損壞或設(shè)備故障。測試方法采用熱電偶或紅外測溫儀等測量設(shè)備，在變壓器運(yùn)行一段時間后，測量變壓器各部位的溫度，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。測試指標(biāo)變壓器各部位的溫升值，包括油溫、繞組溫度、鐵芯溫度等，應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。變壓器的噪音測試測試目的評估變壓器運(yùn)行產(chǎn)生的噪音水平，確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。測試方法使用聲級計(jì)測量變壓器在不同負(fù)載下的噪音值，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。測試內(nèi)容包括空載噪音、負(fù)載噪音、不同距離下的噪音值等。測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1094.2-2008《電力變壓器噪聲測量方法》變壓器的交流阻抗測試1短路測試測試變壓器短路時的阻抗和電流。2阻抗測量通過測量短路阻抗和額定電流，計(jì)算出變壓器的阻抗。3阻抗計(jì)算交流阻抗=短路阻抗/短路電流的平方。變壓器的短路測試短路測試可評估變壓器承受短路電流的能力，保障運(yùn)行安全。變壓器的空載損耗測試1空載電流測量在變壓器空載情況下，測量其初級繞組的電流值。2空載電壓測量測量變壓器初級繞組的電壓值，確保其符合額定值。3空載損耗計(jì)算根據(jù)空載電流和電壓，計(jì)算變壓器的空載損耗。變壓器的綜合性能分析變壓器的綜合性能分析是評估變壓器性能的關(guān)鍵步驟，涉及對變壓器多個參數(shù)的綜合