电机学变压器部分PPT课件

1、第1页/共217页第2页/共217页国产200MW汽轮发电机第3页/共217页 第4页/共217页国产330MW汽轮发电机定子第5页/共217页国产330MW汽轮发电机定子铁心第6页/共217页现场运行的水轮发电机第7页/共217页第8页/共217页连接发电机与电网的升压变压器(检修中)与电网相连的高压出线端第9页/共217页配电变压器配电变压器第10页/共217页实验室小型变压器实验室小型变压器第11页/共217页40MVA 500kV 超高压变压器第12页/共217页各行业广泛使用的鼠笼异步电动机第13页/共217页电磁调速电动机第14页/共217页新型稀土永磁节能电机新型稀土永磁节能电机

2、第15页/共217页变频调速专用电机变频调速专用电机第16页/共217页高速异步电机第17页/共217页用于电动汽车的永磁无刷直流电机第18页/共217页第19页/共217页第20页/共217页第21页/共217页第22页/共217页 心式变压器 壳式变压器第23页/共217页心式变压器壳式变压器平面示意图第24页/共217页第25页/共217页定子铁心定子绕组转子铁心转子绕组机械端口转子定子绕组定子铁心电端口ABC第26页/共217页第27页/共217页磁场电能电能电能电能第28页/共217页第29页/共217页第30页/共217页B第31页/共217页7041000第32页/共217页H2

3、FeFeIHrH0BH002IHrFe第33页/共217页第34页/共217页lH dli123()iii Hliill1i2i3i4iHdl第35页/共217页螺管线圈线圈HlNiNi1liFNiHlF第36页/共217页 单线圈铁心磁路FNiHl1l2li第37页/共217页 带气隙的铁心磁路 Fe FeFNiH lHFe FeH lH第38页/共217页1N2N1i2i1 12 2FN iN iHl 多线圈铁心磁路第39页/共217页BA mFRFeFeBlNiFlA BH1li第40页/共217页mFelRA1FemmARlmFRFeFeBlNiFlA mF /A Wb/Wb A第41

4、页/共217页0FemFemFelFRRAAmFeRmRmRmFeR第42页/共217页2mN imF Li2mLNN第43页/共217页22mAXLNNlmf2NXFe第44页/共217页0.6 0.6 铁磁材料及其特性铁磁材料及其特性第45页/共217页Fe000(2000 6000)Fe40410/Hm第46页/共217页BH0()Bf H0BH()Fef Habc/FeB HFeBBHB第47页/共217页第48页/共217页BH0mBmHmBmHcHB铁磁材料具有磁滞特性第49页/共217页BH0mBmHmBmHcHBfV第50页/共217页思考：如何尽量减小涡流损耗？第51页/共2

5、17页215050FemfPPBG1.2 1.6硅钢俗称矽钢片或硅钢片，是电力、电子和军事工业不可缺少的含碳极低的硅铁软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，其产量约占世界钢材产量的1%，它是含硅0.8-4.8的硅铁合金，经热、冷轧成厚度在1mm以下的硅钢薄板。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率,降低矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。与冷轧无取向硅钢相比，取向硅钢要比无取向硅钢铁损低很多，磁性具有强烈的方向性；在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损冷轧无取向硅钢片最主要的用途是用于发电机制造，故又称冷轧电机硅钢。冷轧取向硅钢带最主要的用途是用于变压器

6、制造，所以又称冷轧变压器硅钢耗特性。第52页/共217页第53页/共217页第54页/共217页第55页/共217页第56页/共217页变压器的主要结构部件（2）二次绕组（副绕组）负载侧（3）变压器铁心 磁路部分（1）一次绕组（原绕组）电源侧第57页/共217页变压器的主要结构部件第58页/共217页变压器的主要结构部件同心式绕组高压低压高压低压高压低压高压低压交叠式绕组第59页/共217页第60页/共217页2IAX1U1E1E1I1mxa2E2U2I22E第61页/共217页1U&1I&2I1E&2E&m&m&1I&2U&2I

7、2E1E12第62页/共217页绪论部分AX1U1E1E10I1mxa2E20U1N2N第63页/共217页1U10I01 10FN Im1E2E11E20U1011UI R与m1(0.1%0.2%)mm101 10fN i1第64页/共217页sinmt 111sin(90 )mdeNNtdt 11114.4422mmmENEfN224.44mEjfN 114.44mEjfN 第65页/共217页11101110101102NIEjj L IjI XI 111114.442NEjjfN 11111sin(90 )deNNtdt 第66页/共217页111011110111ddUI REEI

8、RNNdtdt2022dUENdt 11011110110111UI REEI RjI XEE 202UE1112220ENUkENU第67页/共217页10miiiFeimimFeiii第68页/共217页i第69页/共217页FeiFeI1EmFeIII第70页/共217页11dieLdt 11Ej L IjI X X1FeFeEI R FeR2FeFeFepI R1UmI1E1R1jXIFeIFeRX第71页/共217页1UmI1E1R1jXmRmjXmZ1()mmmmmEI ZIRjX mmmZRjXmRmjX()FemmmFeRjXZRjXRjX第72页/共217页1U10()mII

9、1E1R1jXmRmjXmmI1E2EFeII1E1U1mI R1mjI X第73页/共217页第74页/共217页1N2IAX1U1E1E11()mLIII1mxa2E2U2I22E2NLZ第75页/共217页1U1I11 1FN Im1E2E11E222UI R与平衡111UI R与平衡2I222FN ImF22ELZ第76页/共217页12mFFF1 1221 mN IN IN I1 1220LN IN I11mLIII1LI1 1LN I2I22N I第77页/共217页2222222222NIEjj L IjI XI 222224.442NEjjfN 22222sin(90 )deN

10、Ntdt 第78页/共217页11111111()UI RjXEI ZE22222222()EI RjXUI ZU1111UI ZE ，2222EI ZU ，12EkE1 1221mN IN IN I ，1mmEI Z 第79页/共217页第80页/共217页22N I221 2N IN I221 2N IN I222211NIIINk第81页/共217页22214.444.44mEEjfNjfN12222NEEkEN222222I RI R22222222IRRk RI22222222IXXk XI22222LLLIZZk ZI第82页/共217页2222()kUk EI Z=2222222

11、221kUkEI k ZEI ZUkk1111UI ZE ，2222EI ZU,12mIII ，12mmEEI Z 第83页/共217页1U1I2I1E1R1jXmRmjX2R2jXmI2U2U2E1U1I1R1jX2jX2R2I1E1EmRmjXmILZ第84页/共217页1U1I2U2I1N2N12m1U1I2U2I1N2Nm2E1E1R1jXmRmjX2R2jX1LI第85页/共217页1U1I2U2I1N1N2E1E1R1jXmRmjX2R2jX2ImI1U1I2U2I2E1E1R1jXmRmjX2R2jXmI第86页/共217页1U1I2U2I12kRRRmRmjXmI12kjXjX

12、jX第87页/共217页1U12II 2UkRkjXkkkZRjXkjXkR第88页/共217页2U2I222I R22jI X12EEmI1I2I1E11I R11jI X1m1U1111UEI Z 2222EUI Z 22LUI Z 1214.44 NmEEjf 1/mmIEZ 12mIII 2U2I2cosk第89页/共217页第90页/共217页mZkFepkFepmZ11NUU10I0P第91页/共217页1011(0.002 0.01)NmIIZZ110NmUZI22101100mFeI RI RPp0210mPRI22mmmXZRkmZFep110020UIPU、 、第92页/共

13、217页120NUkU第93页/共217页kNPkNPkZkZkU1kNIIkkNPp第94页/共217页1kNmUUp Fe比正常运行小很多很小1kkNUZI21kNkNPRI22kkkXZR75234.575234.5KkCRR7522575225KkCRR227575kkCkCZRX kCuPp1212kRRR1212kXXXkU1kNII112kEU1R1jX2R2jX第95页/共217页kru*kZku*kRkau*kXkkNkkkkkNNNNNZZI ZUZUuUZUUI第96页/共217页第97页/共217页第98页/共217页第99页/共217页AiBiABC0ABC 第100

14、页/共217页第101页/共217页13t001800360第102页/共217页0003A3B3C1A1B1C01800360ttt0333cos3(120 )cos3BBtt 0333cos3(240 )cos3CCtt 333cos3cos3AAtt 第103页/共217页ABC1A3A1B3B3C1C0Ai0Bi0Ci第104页/共217页3A3B3C第105页/共217页ABCXYZyzabCxabCxyzABCXYZ第106页/共217页m0itt0i00( )i t( ) t第107页/共217页05i07i0i03i01i0it01i03i0i00103050103iiiiii

15、第108页/共217页030300303030030303sin3sin3(120 )sin3sin3(240 )sin3AmBmmCmmiItiItItiItIt第109页/共217页t0i0t0i13绕组接法决定磁路饱和决定数学分解第110页/共217页0i133e1ee第111页/共217页tt00ee1e133e第112页/共217页由于 很弱， 也很小 接近正弦。33e13eee1800KVA及以下容量的变压器可采用此接法。第113页/共217页一次23e23i23e0()i 正弦波()平顶波1()正弦波3()正弦波绕组1()e正弦波13()e正弦波23()e正弦波23i23相互削弱

16、第114页/共217页励磁电流励磁电流三次谐波三次谐波主磁通主磁通三次谐波三次谐波相电动势相电动势应用应用YyYy心式心式无无弱弱( (走漏磁路走漏磁路) )正弦正弦1800KVA1800KVA以上不用以上不用YyYy组式组式无无 强强( (走主磁路走主磁路) )尖峰尖峰不用不用YNyYNy有有( (经中线经中线) )无无正弦正弦可用可用YynYyn有有( (经中线经中线) )无无正弦正弦可用可用Yd (Dy)Yd (Dy)有有( (中有中有) )可略去可略去接近正弦接近正弦可用可用第115页/共217页AUaUAXax第116页/共217页AUaUAXaxAUaUAXaxAUaUAUaU0I

17、I0IIXxAa第117页/共217页AUaU6IIAUaUAXaxAUaU6IIAUaUAXaxAXax第118页/共217页0()XYZxyz、abCxyzABCXYZAUaU*ABCabC0ABUabUBCUbcUCAUcaU第119页/共217页oa OA OA oa OA oa ABUabU第120页/共217页abAUbUCABCCABCab0ABUabU第121页/共217页abCxyzABCXYZAUaUcbaCBA0AUaUabcxyz第122页/共217页aCxyzABCXYZAUcUbbABCaC0abCxyzaUAU第123页/共217页bABCaC0aCxyzaUAU

18、baCxyzABCXYZAUaUb第124页/共217页第125页/共217页第126页/共217页=该物理量的实际值标幺值该物理量的基准值1U*1U第127页/共217页1111NbNNUZZI2222NbNNUZZI第128页/共217页有功、无功或容量线电压相电压线电流相电流电阻、电抗或阻抗NSNS1NU2NU1NU2NU1NI2NI1NI2NI111NNNUZI222NNNUZI第129页/共217页2*22222211122NNNNRk RRRRRZZZZk*33llNNNUUUUUUUU*cos33cos3llNNNU IU IPPPSSS第130页/共217页*2*kkNkkkN

19、NNkNNNkkkNNNNZZ IUZUZUUZ IIIZSSUISS*0.040.14kZ *00.0020.01I *111NIII*11I *11I *11I 第131页/共217页20000NSkVA50Hz1212711NNUUkVkV015 C试验名称电压电流功率备注开路试验短路试验11kV9.24kV45.5A157.5A47kW129kW电压加在低压侧电压加在高压侧12XX01(75)3.9CR第132页/共217页1120000157.5127NNNSIAU22200001818.211NNNSIAU1212711.54511NNUkU第133页/共217页32222()20

20、322220()22202222311221111 1011.5453222345.547 1011.545302645.5322233026320819240129 1058.675.2157.5157.5mmmmmmmkkkkkkUZk ZkIPRk RkIXZRUPZRIIX低压低压222258.675.258.44kkkZR第134页/共217页075 C000(75)2222(75)(75)234.5755.26.451234.5 156.45158.4458.79kCkkCkCRZRX00001(75)2(75)(75)1(75)123.92.551129.223026320812

21、CCkCCkmmRRRRXXXRX第135页/共217页1U1I2U2I01(75)3.9CR129.22jXj3026mR 32081mjXj229.22jXjmI02(75)2.551CR第136页/共217页33333311112()*22()*2112()*21818.2 241.7639.9611 1018157.5 32223127 10157.5 3026127 10157.5 3218.2 22.73.75211 101818.2 240.081127 10711 10NmmNNmmNNmmNNmNNmNNmNIZUIRUIZZUIIXRRUIXXUU低压低压低压39.79第1

22、37页/共217页00300331(75)*(75)11(75)*(75)1*11157.5 58.790.0729127 10157.5 6.4510.008127 10157.5 58.440.0725127 10NkCkCNNkCkCNNkkNIZZUIRRUIXXU第138页/共217页*11I *kZ3333*22*2229.24 100.0727127 10129 100.0064520000 100.07270.006450.0725kkkkkkkkkkkUZUIPRPIXZR*kR0*(75)kCR00*(75)(75)0.0080.0729kCkCRZ第139页/共217页1

23、000NSkVA12106.3NNUUkVkV04.9PkW15kPkW075 C11100057.73533 10NNNSIAU第140页/共217页03111013022102222311111132(75)110 10200035%35%57.7354.9 1019633(5%57.735)200019619905.5%5.5% 10 105.53357.73515 1033 57NNmNmmmmkkNkkNNkkCNUUZIIPRIXZRUUUZIIIPRI022222(75)1.5.7355.51.55.29kkkCXZR第141页/共217页311110 101003357.735

24、NbNUZI00*1*11*1(75)*(75)1120002010019619901.9619.91001005.50.0551001.55.290.0150.0529100100mmbmmmmbbkkbkCkkkCbbZZZRXRXZZZZZRXRXZZ第142页/共217页00*001*2*22101010*2*222*1*2(75)11*2*222(75)14.9201.960.051000 0.05201.9619.90.055150.0550.0151110000.0550.0150.0529NmmmmmkkkNkkkCkkNkkkCPP SUZRIIIXZRUPP SPZRIIS

25、XZR第143页/共217页第144页/共217页第145页/共217页1.000.750500.25*2U*2I2cos0.8()超前2cos12cos0.8()滞后0.250500.751.00011222,cos,()NUUUf I常数第146页/共217页2022212221100%100%100%NNNNNUUUUUUuUUU *2211uUU u1NU2NU2NU2U22()NUU2NU2U第147页/共217页*121NkUUI Z *1221NUUABABU uAB 12*12II K*2U*11NU*1kI R*1kjI X2ABCD*1NU*2U*LZ*12II *kR*k

26、jX第148页/共217页*12*122*22cos() 100%(coscossinsin) 100%(cossin) 100%kkkkkkkuABI ZI ZIRX 22U2I2020kkZ第149页/共217页u*kZ*121IIIu2 2.5% *Iu2第150页/共217页FepCup22CukpmI RmkR第151页/共217页2mB21U11NUU22FeCuFekppppmI R 第152页/共217页21PP21PPP 11PPP2202222*22022222220220cos1coscos1cosFekFekNFekkNNkNmU IpmI RmU IpmI RS Ip

27、mI RpPSPP *12III第153页/共217页11NUUcos( )f0ddmaxFeCuppNmax0FepP2CukNpP0第154页/共217页00.20.40.60.81020406080100Load factor BataEfficiency Yeta %The Efficiency of Transformer第155页/共217页20000NSkVA047PkW0*(75)0.008kCR*0.0725kX 0(75)160kNCPkW2cos0.8第156页/共217页*22(cossin) 100%(0.008 0.80.0725 0.6) 100%4.99%NNk

28、kuIRX202201cos47 16010.98798.7%20000 0.847 160NkNNNNNkNpPSPP 第157页/共217页*0470.542160mmkNPIP0max2021cos22 4710.989298.92%0.542 20000 0.82 47mNpSP 第158页/共217页ACBBBCc2c1b2b1a2a1AA第159页/共217页第160页/共217页111UUUkk1U1UcI2U2U1U2U负载AXaxk1k2U1I1I2I2I2I第161页/共217页1)刀闸 和 都断开：k1k112202011UUUUUUUkk112020UUUUkk2121

29、211222kkZZZZk ZZZZZZk11CkkUUIZZ2)刀闸 闭合，产生环流：k1U1UcI2U2U1U2U负载AXaxk1k2U1I1I2I2I2I第162页/共217页3)刀闸 闭合，副边端电压变化不大，循环电流和空载运行时差不多一样大。1k负载时各二次电流负载分量分别为 和 ，则各二次电流为：LILI22LCLCIIIIII因为 ，该变压器负荷加重，实际可输出容量减小。2LII结论：要求变比 相差小于0.5%k1U1UcI2U2U1U2U负载AXaxk1k2U1I1I2I2I2I第163页/共217页2UA(a)B2NU2NU1NU222*2*2sin150.5185.18NN

30、CkkUUUUIZZ*0.1kkZZ第164页/共217页1UkZkZ2U2I2LII2LIILZ2222,kkkkkkZZIIIIZZZZ22kkIZIZ第165页/共217页2222kkkkZZIIIZIZ11kkkkkkXXtgtgRR第166页/共217页2222222222*2*2*22()()kkkkNNNkkNNNkkZIZIUIIIIZZIUZIIZIZIIZ第167页/共217页*2*2kkZIIZ*22()II*kkZZ第168页/共217页*:NNNkkkSSSIIISSSZZZ111:kkkIIIZZZ2*111NkNkSZUZLSSSS2*11113(= ) 33NN

31、NNkkkkNNNUUUUYZZZZSSI接 ：第169页/共217页5000NSkVA6300NSkVA*0.07kZ*0.075kZ第170页/共217页第171页/共217页第172页/共217页1I2I3I113322N1N2N3m122331112233第173页/共217页1 1223 30mN IN IN IF111112222233333EjI XEjI XEjI X 、 、 123EEE 、 、第174页/共217页2122131331EjI XEjI X 、 1211232332EjI XEjI X 、 1311323223EjI XEjI X 、 第175页/共217页2

32、12I11223321E21E2I2121221EjI X 2121,XM1 212112212NMN Ni第176页/共217页2222221123322UI RjI XjI XjI XE+3333331132233UI RjI XjI XjI XE+11111121311111112213311UI RjI XEEEI RjI XjI XjI XE+第177页/共217页1U2U3U111222NUkNU222333NUkNU111333NUkNU第178页/共217页2233121311,IIIIkk21223133,Uk UUk U22221222331333,XkXXkX121212

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36、U1IIAX2Iax1E2E第193页/共217页11212()mI NININN1120I NIN0mImF11I N2IN1U2U1IIAX2Iax1E2E第194页/共217页211AIIII k 1112(1)AI NII kN 1U2U1IIAX2Iax1E2E第195页/共217页124.55 9.1NNIIA1NSkVA12220/110NNUUV11222()2AUNNkUN114.55IIA双第196页/共217页1 12112 1() NAAaAaSU IUUIUIU ISS电磁传导221222 1() NASU III UU IU ISS电磁传导11(1)AII kI 21122 4.55AIk IIA 1U2U1IIA