船舶电气与自动化(大管轮)：lxq2.2变压器

1、Maritime college,第2章 变压器,2.1 变压器的基本结构和铭牌数据 2.2 变压器的工作原理及运行特性 2.3 三相变压器 2.4 自耦变压器及仪用互感器,变压器: 是利用电磁感应现象制成的静止电器设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。 变压器能将某一交流电压变换为同频率的另一等级的电压，能进行交流电流的变换及阻抗变换。 在船舶电力系统中，主要用作改变电压等级的电力变压器，某些仪器设备的电源变压器，阻抗变压去，电压互感器，电流互感器。,变压器的种类,在陆上： 输电时，采用高压输电较为经济，当输送功率一定时，电压越高，输电线上电流越小，电线截面小，可以节省导线，减小线路上的损耗

2、。变压器广泛应用于电力传输、电气控制、电气检测等方面。 在用电方面多采用低压电，这主要是为了安全。 在船上： 在交流船舶上，各种不同的用电设备需要大小不同 等级的电压，需要不同型式的变压器。 在船舶电力系统和控制系统中，变压器主要应用于照明变压器和控制变压器，如主照明、应急照明、厨房照明、控制用电源以及各种仪用互感器中；在采用电力推进船舶中，变压器还用于升压和降压。,一、变压器的用途,二、变压器的分类 （1）根据变压器的用途来划分 电力（包括照明）、电源、控制、仪用、特殊（电解、电焊等）。 （2）根据变压器本身的结构来划分（芯式/壳式） （3）按相数来划分（单相/三相） （4）根据变压器的冷却

3、条件来划分（干式/湿式）,三 变压器的基本结构,原边绕组 （初级绕组）,副边绕组 （次级绕组）,1.额定视在功率（额定容量） 单位：伏安（VA）,千伏安（kVA） 因为没有气隙，励磁功率小，没有机械损耗(不动)。 所以总损耗小，效率高，输出与输入功率相差较小。 因此，Sn既是输入额定值，也是输出额定值。 2.额定电压 3.额定电流 原绕组额定电压是指电网（电源）加到原边的额定电压； 副绕组的额定电压是指在原边加上额定电压后，变压 器处于空载状态，即副边开路电压。,四 变压器的铭牌数据,单相变压器,星形,额定电压，额定电流都是指的线电压，线电流,三相功率计算：不论是三角形还是星形，“线”量与“相

4、”量关系是电压或电流总有一个相等，一个相差 。 所以不论是三角形还是星形其三相功率计算：用线电压和线电流的乘积再在前面乘 。,三角形,变压器的空载运行及变压原理,电动势：,设磁通：,原边自感电动势的有效值：,副边互感电动势的有效值：,一个线圈中的电流变化，引起另一个线圈中产生 感应电动势的现象称为互感现象，简称互感。,当N1N2时，Ku1,降压变压器 当N1N2时，Ku1,升压变压器 上述变压比没有考虑下列损耗 1.铜损：铜导线电阻引起的电压降 2.漏磁通：少量磁通不通过铁心，只通过空气形成回路。 空载运行时，原绕组磁势产生的漏磁通只与主磁通环链，不与漏磁通环链 3铁损：磁滞和涡流损耗,变压比

5、：,变压器的负载运行：副边电流将随负载大小而变,1.磁势平衡关系 负载时铁心中的合成磁通为 U1为定值-E1为定值-合成磁通的最大值为定 值-合成磁势与空载磁势相等,说明，原边电流由维持主磁通的空载电流分量和一 个随负载而变化的负载分量组成-这个分量与I2 成正比，相位相反,变压器的负载运行,当副边电流增大时，原边电流也随之增大变压 器把功率从原边传递到了副边,常可忽略,故,等效电路及电压平衡方程,变压器的折算,变压器运行特性,变压器的损耗：铜损，铁损（有功损耗） 变压器效率很高，在95%以上，大型变压器可达99%,副边输出电压和输出电流的关系 U2f（I2）,U20：原边加额定电压、 副边开

6、路时，副边的输 出电压。,变压器的外特性曲线,变压器的外特性,电流变换,变压器负载运行时，由于能量守恒，原边输入=副边输出,变流比,电流原理：只要采取合适的原、副边绕组匝数比，就能将原边电流变为所需要的副边电流值,阻抗变换,结论：变压器副边所带负载在原边的等效负载，等于副边所带负载乘以变比的平方。,阻抗变换,（1）匝数比为,信号源输出功率为,（2）当将负载直接接在信号源上时,2.3 三相变压器,在陆上 除照明和生活用电外，无论是发电设备还是用电 设备，大都采用三相交流电制，因此，电力传输时需要进 行三相电压变换 在船上 主发电机发出的三相电源经三相电压变换后，再 分相作为单相的照明电源；在三相

7、中压（3300V/6600V） 供电的电力系统中，三相380V的低压用电设备也需要经过 三相电压降压后得到,2.3.1 三相电压的变换,变换方法：1.三相组合变压器变压，2.三相变压器变压， 3.两台单相变压器”V”形连接变压 三相变压器组的磁路特点是： 三相磁通各有自己单独的磁路，互不相关。当原边外加三 相电压对称时，各相的主磁通必然对称，各相的励磁电 流，即空载电流也是对称的。 优点：制造和运输方便；备用的变压器容量较小（全组容量的三分之一）。 缺点：硅钢片用量较多、价钱较贵、效率较低、占地面积较大等缺点，所以一般不采用，仅用于大容量及超高压的变压器中。,三相变压器,一般采用芯式结构，对应

8、相的原副边绕组放在“日”字形 铁心的同一铁心柱上 每相的磁通通过其他两相的铁心构成磁回路，这与三相对 称电流中可以省略中线原理相同,三相变压器的磁路演变,“V”形连接的三相变压器,“V”形连接的三相变压器，尽管只有两台变压器，但仍为 三相对称，主要缺点是变压器的容量不能得到充分利用， 原因是即使负载为纯电阻负载，变压器副边的端电压与电 流之间仍有30的相位差 输出功率 每台变压器的最大输出容量仅为额定容量的86.6%，,2.3.2变压器绕阻的极性,同一铁心上（环链同一磁通）的两个（或多个）绕组中，某一瞬时同为高电位（或低电位）的出线端称为同名端。 磁通变化时，原绕组和副绕组都有一个端点电位为正

9、，这两个同极性电位的端点即为同名端。三相变压器的同名端一般都用“*”标出。 ABC表示原边绕组的首端 abc表示副边绕组的首端 XYZ表示原边绕组的尾端 xyz表示副边绕组的尾端,2.3.2变压器绕阻的极性,判断方法：1.交流测定法，2.直流测定法,1，2接电压，1，3接电压表， 若电压表读数u,则说明两个绕组正向串联，1,4为同名端 若电压表读u,则说明读数为感应电势之差，2,4为同名端,2.3.2变压器绕阻的极性,2.直流测定法,原边接通的瞬间，电流表正偏，则电流表正极与电源正极是同名端 电流表反偏，电流表正极与电源正极是异名端,2.3.3三相变压器的连接组别,单相：原边绕组首尾端对调，则

10、副边绕组电压也反相,2.3.3三相变压器的连接组别,三相：由于首尾端的标志不同和原副边绕组星形，三角形接法的不同，使得三相变压器原副边对应相产生各种不同的相位差，形成各种不同的连接组别,2.3.3三相变压器的连接组别,连接方式：Yy0，Dyn11，YNd5，YNy0等 Y高压侧星形连接 D高压侧三角形连接 y低压侧星形连接 d低压侧三角形连接 N（n）星形连接有中性线 数字0,5,11等表示高压侧A相电压相量指向时钟12点时，低压侧对应相电压相量所指的时钟位置。 Y/Y连接时 Y/d连接时,2.4自耦变压器及仪用互感器,2.4.1自耦变压器,自耦变压器,2.4.2仪用互感器,电压互感器的接线及电路符号,1仪表与被测高压电路隔离，保证测量安全 2扩大仪表量程，电压表测高压；电流表测大电流,a.电压表线圈阻抗值相当高，相当于空载运行的变压器，副边不允许短路 b.副边接地，避免高低压绕组绝缘损坏，消除静电积累对精度的影响 c.原边接熔断器 d.低压侧额定电压100V,1.电压