电机与电气控制-——变压器ppt课件

1、第2章 变压器v教学重点教学重点v 变压器任务原理以及空载运转时的特性。变压器任务原理以及空载运转时的特性。v教学难点教学难点v 变压器电路的等效方法、等效原那么及等变压器电路的等效方法、等效原那么及等效电路的根本方程式。效电路的根本方程式。第2章 变压器2.1 变压器概述变压器概述2.1.1 变压器的根本任务原理变压器的根本任务原理 变压器的根本原理是基于电磁感应定律。变压器的根本原理是基于电磁感应定律。 如图如图2-1所示为变压器任务原理表示图所示为变压器任务原理表示图 。图2-1 变压器任务原理表示图 第2章 变压器2.1.2 变压器的根本构造变压器的根本构造下面以油浸式电力变压器为例，

2、来阐明下面以油浸式电力变压器为例，来阐明变压器的根本构造，其构造表示图如图变压器的根本构造，其构造表示图如图2-2所示。所示。 第2章 变压器图2-2 油浸式电力变压器的构造表示图 1平安气道；2气体继电器；3高压套管；4低压套管；5分接开关；6油箱；7放油阀门；8器身；9接地板；10铭牌；11温度计；12吸湿器；13油表；14储油柜 第2章 变压器2.1.3 变压器的分类和额定参数变压器的分类和额定参数变压器的分类变压器的分类变压器按用途可以分为电力变压器和特种变变压器按用途可以分为电力变压器和特种变压器两大类。压器两大类。变压器按绕组构成可分为双绕组变压器、三变压器按绕组构成可分为双绕组变

3、压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。第2章 变压器 变压器按铁芯构造可分为壳式变压器和芯式变压器。 变压器按相数可分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。 变压器按冷却介质和冷却方式可分为干式变压器、油浸式变压器油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环式等和充气式变压器第2章 变压器v变压器的额定参数变压器的额定参数v变压器的额定参数是制造厂商对变压器正常变压器的额定参数是制造厂商对变压器正常运用所做的规定，通常都标注在变压器的铭牌运用所做的规定，通常都标注在变压器的铭牌上。上。v额定电流额定电流INv额定电压额定电压UNv额定容量额定容量SN v额定

4、频率额定频率fNv额定温升额定温升 第2章 变压器2.2 单相变压器的空载运转单相变压器的空载运转变压器的空载运转是指变压器的一次绕变压器的空载运转是指变压器的一次绕组接在额定电压的交流电源上，而二次绕组接在额定电压的交流电源上，而二次绕组开路的运转方式。组开路的运转方式。 2.2.1 空载运转时的电磁关系空载运转时的电磁关系参考方向的规定参考方向的规定变压器中的电压、电流、磁通及电动势变压器中的电压、电流、磁通及电动势的大小和方向都是时间的变化量，为了能的大小和方向都是时间的变化量，为了能正确阐明各量之间的关系，需求规定它们正确阐明各量之间的关系，需求规定它们的正方向。的正方向。 第2章 变

5、压器v空载运转时的物理情况空载运转时的物理情况v如图如图2-5所示为单相变压器空载运转表示图。所示为单相变压器空载运转表示图。图2-5 变压器空载运转表示图第2章 变压器v感应电动势和空载电流感应电动势和空载电流v主磁通感应电动势主磁通感应电动势v漏磁通感应的电动势漏磁通感应的电动势 v空载电流空载电流 v变压器空载运转时的空载电流主要有变压器空载运转时的空载电流主要有两个作用，一是建立空载时的磁场，另两个作用，一是建立空载时的磁场，另一个是补偿空载时的损耗。一个是补偿空载时的损耗。 第2章 变压器2.2.2 空载时的平衡方程、等效电路和相量图空载时的平衡方程、等效电路和相量图 电动势平衡方程

6、电动势平衡方程 _2_20EUv等效电路和相量图等效电路和相量图 变压器空载等效电路图如图2-6所示。变压器空载时的相量图如图2-7所示。第2章 变压器图2-7 变压器空载时的相量图图2-6 变压器空载等效电路图 第2章 变压器2.3 单相变压器的负载运转单相变压器的负载运转变压器的负载运转是指变压器的一次绕组接变压器的负载运转是指变压器的一次绕组接额定交流电压，而二次绕组接负载阻抗的运转额定交流电压，而二次绕组接负载阻抗的运转方式。方式。2.3.1 负载运转时的电磁关系负载运转时的电磁关系如图如图2-8所示为单相变压器负载运转表示图。所示为单相变压器负载运转表示图。第2章 变压器图2-8 变

7、压器负载运转表示图 第2章 变压器2.3.2 负载运转时的根本方程式负载运转时的根本方程式磁动势平衡方程磁动势平衡方程变压器负载运转时经过磁动势平衡，使一、变压器负载运转时经过磁动势平衡，使一、二次绕组的电流严密地联络在一同，一次绕组二次绕组的电流严密地联络在一同，一次绕组的电流随二次绕组电流的变化而变化，从而实的电流随二次绕组电流的变化而变化，从而实现了电能从一次绕组到二次绕组的传送。现了电能从一次绕组到二次绕组的传送。第2章 变压器v电动势平衡方程电动势平衡方程v变压器负载时的根本方程组为变压器负载时的根本方程组为 1 01 1221111222210f112222LN IN IN IUE

8、I ZUEI ZEI ZENkENUI Z 第2章 变压器2.3.3 变压器的绕组折算、等效电路及相量图变压器的绕组折算、等效电路及相量图绕组折算绕组折算绕组折算就是将变压器的一次、二次绕组折绕组折算就是将变压器的一次、二次绕组折算成同样匝数，但不改动其电磁效应的计算过算成同样匝数，但不改动其电磁效应的计算过程。通常，用一个假想的绕组来替代其中一个程。通常，用一个假想的绕组来替代其中一个绕组，使之成为电压比绕组，使之成为电压比U=的变压器，假的变压器，假想绕组的磁动势与被交换绕组的磁动势相等。想绕组的磁动势与被交换绕组的磁动势相等。 第2章 变压器图2-9 变压器的等效电路 v等效电路等效电路

9、vT形等效电路形等效电路v经过对二次绕组进展经过对二次绕组进展折算，可得到变压器负折算，可得到变压器负载运转时的等效电路，载运转时的等效电路，如图如图2-9所示。所示。 其中变其中变压器一、二次绕组之间压器一、二次绕组之间电磁耦合的作用，反映电磁耦合的作用，反映在由主磁通在绕组中产在由主磁通在绕组中产生的感应电动势生的感应电动势上。和21EE第2章 变压器近似等效电路 近似等效电路如图2-10所示 。图2-10 变压器的近似等效电路第2章 变压器v等效电路的简化等效电路的简化v形等效电路虽然正确反映了变压器内部的形等效电路虽然正确反映了变压器内部的电磁关系，但它属于混联电路，进展复数运算电磁关

10、系，但它属于混联电路，进展复数运算比较费事。由于比较费事。由于I1I0，因此完全可以把，因此完全可以把I0略略去不计，更进一步简化等效电路图，从而得到去不计，更进一步简化等效电路图，从而得到一个更简单的阻抗串联的简化等效电路，如图一个更简单的阻抗串联的简化等效电路，如图2-11所示。所示。第2章 变压器图2-11 变压器的简化等效电路 第2章 变压器v相量图相量图v根据变压器的根据变压器的T形等效电路可以得形等效电路可以得到其对应的相量图。到其对应的相量图。如图如图2-12 所示为感所示为感性负载时的相量图。性负载时的相量图。v 图2-12 感性负载时的相量图 第2章 变压器2.3.4 变压器

11、的效率及损耗变压器的效率及损耗变压器的效率变压器的效率变压器在接入额定负载时，变压器的输出功变压器在接入额定负载时，变压器的输出功率率P2与输入功率与输入功率P1的比值称为变压器的效率。的比值称为变压器的效率。用公式表示为用公式表示为%10012PP在实践情况下，由于变压器损耗的存在，不能够到达100%。 第2章 变压器v变压器的损耗变压器的损耗v变压器的损耗主要由铜损耗和铁损耗两部分变压器的损耗主要由铜损耗和铁损耗两部分组成。组成。v铜损耗铜损耗v 变压器的绕组是用漆包线绕制的，由于导变压器的绕组是用漆包线绕制的，由于导体存在着电阻，电流经过时，就会因发热而损体存在着电阻，电流经过时，就会因

12、发热而损耗一部分能量，这部分损耗的能量即为变压器耗一部分能量，这部分损耗的能量即为变压器的铜损耗。的铜损耗。v铁损耗铁损耗v 变压器的铁损耗包括涡流损耗和磁滞。变压器的铁损耗包括涡流损耗和磁滞。第2章 变压器2.4 三相变压器三相变压器目前电力系统均采用三相制，因此三相变压目前电力系统均采用三相制，因此三相变压器的运用极为广泛。三相变压器对称运转时，器的运用极为广泛。三相变压器对称运转时，其各相的电压、电流大小相等，相位互差其各相的电压、电流大小相等，相位互差120。 2.4.1 三相变压器组的磁路系统三相变压器组的磁路系统三相变压器的磁路系统可分为组式磁路和心三相变压器的磁路系统可分为组式磁

13、路和心式磁路两类。式磁路两类。第2章 变压器v组式磁路组式磁路v三相组式变压器是由三个单相变压器按一定三相组式变压器是由三个单相变压器按一定方式衔接起来组成的，如图方式衔接起来组成的，如图2-132-13所示。所示。 图2-13 三相组式变压器的磁路系统表示图 第2章 变压器v心式磁路心式磁路v三相心式变压器的每相有一个铁芯柱，三个三相心式变压器的每相有一个铁芯柱，三个铁芯柱衔接起来构成三相铁芯。常用的三相心铁芯柱衔接起来构成三相铁芯。常用的三相心式变压器的铁芯构造如图式变压器的铁芯构造如图2-142-14所示所示 图2-14 三相心式变压器的磁路系统表示图 第2章 变压器2.4.2 三相变压

14、器的衔接方法三相变压器的衔接方法衔接组衔接组同名端的判别同名端的判别当磁通当磁通交变时，在任一瞬间，高压绕组的交变时，在任一瞬间，高压绕组的某一端点的电位相对为正时，低压绕组必有一某一端点的电位相对为正时，低压绕组必有一端点的电位也相对为正，这两个对应的端点就端点的电位也相对为正，这两个对应的端点就称为同名端，通常在对应的端点旁用称为同名端，通常在对应的端点旁用“*或或“表示，如图表示，如图2-15所示。在图所示。在图(a)中中A与与a为同为同名端，在图名端，在图 (b)中中A与与x为同名端。为同名端。第2章 变压器(a)绕组绕向一样 (b)绕组绕向不同图2-15 变压器绕组的同名端 第2章

15、变压器v三相变压器绕组的衔接方法三相变压器绕组的衔接方法v在三相变压器中，绕组的衔接主要采用星形在三相变压器中，绕组的衔接主要采用星形和三角形两种衔接方法。和三角形两种衔接方法。 绕组称号首 端末 端中 点高压线圈A B CX Y ZN低压线圈a b cx y zn第2章 变压器星形结合是指把三相绕组的三个末端衔接在一同，而把首端引出分别接三相电源，外形像字母“Y，用字母Y或y表示。其衔接方法分为有中线和无中线两种，如图2-18所示。(a)无中线的星形衔接 (b)有中线的星形衔接图2-18 三相绕组星形接法表示图 第2章 变压器三角形结合是指把一相的末端和另一相的首端相连，使其三相绕组首尾相连

16、，顶端接三相电源，构成一个“形，用字母D或d表示。其接法分为顺序结合和逆序结合两种，如图2-19所示。(a)逆序衔接 (b)顺序衔接图2-19 三相绕组三角形接法表示图 第2章 变压器v三相变压器的结合组别三相变压器的结合组别v变压器用不同的接法时，一次绕组和二次绕变压器用不同的接法时，一次绕组和二次绕组对应的线电压之间可以构成不同的相位。为组对应的线电压之间可以构成不同的相位。为了简单明了地表达绕组不同接法与对应线电压了简单明了地表达绕组不同接法与对应线电压之间的相位关系，将变压器一、二次绕组的分之间的相位关系，将变压器一、二次绕组的分成的不同组结合称为绕组的结合组。实际和实成的不同组结合称

17、为绕组的结合组。实际和实际证明，不论三相绕组采用什么结合方法，一、际证明，不论三相绕组采用什么结合方法，一、二次侧线电压的相位总是相差二次侧线电压的相位总是相差30的整数倍。的整数倍。 第2章 变压器Yy0 如图2-20所示为三相变压器Yy0结合组及相位图。假设把低压边的非同名端标为首端a、b、c，再把尾端x、y、z衔接在一同，首端a、b、c引出，结合组将变成Yy6。a (b)图2-20 三相变压器Yy0结合图及相位图 第2章 变压器Yd11如图2-21所示为三相变压器Yd11结合图及相位图。此时把一、二次绕组的首端作为同名端，故一、二次绕组对应的相电压为同相位，二次绕组依次结合成三角形。图2

18、-21 三相变压器Yd11结合图及相位图 第2章 变压器2.5 其他用途的变压器其他用途的变压器随着工业的不断开展，除了传输能量的双绕随着工业的不断开展，除了传输能量的双绕组电力变压器外，尚有多种特殊用途的变压器，组电力变压器外，尚有多种特殊用途的变压器，它们虽然构造与外形不尽一样，但根本原理完它们虽然构造与外形不尽一样，但根本原理完全一样，本节简要引见常用的自耦变压器和仪全一样，本节简要引见常用的自耦变压器和仪用互感器。用互感器。 第2章 变压器2.5.1 自耦变压器自耦变压器自耦变压器也称为调压器，是实验室常用的自耦变压器也称为调压器，是实验室常用的一种变压器。它只需一个绕组，这个绕组既是

19、一种变压器。它只需一个绕组，这个绕组既是一次侧，也是二次侧，故称为公共绕组。一、一次侧，也是二次侧，故称为公共绕组。一、二次绕组之间既有磁的关联，又有电的直接联二次绕组之间既有磁的关联，又有电的直接联络。由于两边有直接的电联络，故络。由于两边有直接的电联络，故36 V以下，以下，也不一定是平安电压。其原理如图也不一定是平安电压。其原理如图2-22所示。所示。 第2章 变压器图2-22 自耦变压器的原理表示图 第2章 变压器2.5.2 仪用互感器仪用互感器电流互感器电流互感器电流互感器类似于电流互感器类似于一个升压变压器，它一个升压变压器，它的一次绕组匝数很少，的一次绕组匝数很少，普通只需一匝到几匝，普通只需一匝到几匝，而二次绕组匝数却比而二次绕组匝数却比较多，如图较多，如图2-23所示。所示。 图2-23