5章1变压器课件

1、 变压器变压器是一种静止的电气设备， 根据电磁感应原理，将一种形态（电压、电流）的交流电能， 转换成另一种形态的交流电能。 也可按线圈数目、铁心结构、相数或变压器冷却方式划分按用途分类电力变压器（升压、降压、配电）特种变压器（电炉、整流、脉冲变压器，阻抗匹配）仪用互感器（电压、电流互感器）实验用变压器（高压、调压）5.1 概述第1页，共27页。铁心绕组其他部件变压器的基本结构5.1.1 变压器的构造第2页，共27页。变压器主要由铁心、线圈、油箱、变压器油和绝缘套管等组成。绕组(电路)和铁心(磁路)是其核心结构。第3页，共27页。变压器的主要结构：铁心和绕组。铁心是变压器的磁路部分；绕组是变压器

2、的电路部分。铁心通常用0.35mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠制而成。第4页，共27页。叠装：为减小磁阻 ，相临的两层要交错叠放，使叠缝错开，减小气隙。c为套装绕组的心柱，y为磁轭，起闭合磁路的作用变压器铁心为什么要做成闭合的？第5页，共27页。绕组绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成单相和三相芯式变压器第6页，共27页。主要额定数据单相：三相：1. 额定容量SN：额定工作状态下的视在功率，用伏安（VA）等表示。2. 额定电压U1N/U2N:U1N是电源加到原绕组上的额定电压，U2N是原边绕组加上额定电压后副边开路即空载时副绕组的端电压。3. 额定

3、电流I1N、I2N：变压器额定容量分别除以原、副边额定电压所计算出来的线电流值。第7页，共27页。单相：三相：1. 额定容量SN：额定工作状态下的视在功率，用伏安（VA）等表示。三相变压器的SN指三相额定容量之和。2. 额定电压U1N/U2N：U1N是电源加到原绕组上的额定电压，U2N是原边绕组加上额定电压后副边开路即空载时副绕组的端电压。对三相变压器指线电压3. 额定电流I1N、I2N：变压器额定容量分别除以原、副边额定电压所计算出来的线电流值。对三相变压器指线电流变压器主要额定数据第8页，共27页。主要额定数据4. 额定频率：按我国规定，工业用电50Hz。此外还有额定效率、相数、温升、短路

4、电压或漏阻抗标幺值、使用条件、冷却方式、接线图及联接组别、总重量、变压器油重量及变压器身重量等。由于电网电压波动，高压分接头第9页，共27页。简单的单相变压器：两个线圈没有电的直接联系， 只有磁的耦合。原绕组（一次绕组或初级绕组）：两个线圈中接交流电源的线圈， 其匝数为W1副绕组（二次绕组或次级绕组）： 接到用电设备上的线圈，其匝数为W2单相变压器的几个概念第10页，共27页。5.2 变压器的空载运行1. 基本作用原理几个概念：空载电流、磁势、主磁通、漏磁通、确定正方向空载运行：变压器的原绕组加上额定电压，副绕组开路。第11页，共27页。因为磁通走磁阻小的路径，（磁阻小=磁导大）主磁通m S1

5、=(0.10.2)%m有时忽略S1项2. 忽略绕组电阻及S1项时的电压及电动势的关系根据电磁感应定律，主磁通在原、副绕组内的感应电动势为：第12页，共27页。主磁通按正弦规律，m：主磁通的幅值；E1：原绕组感应电动势的有效值。当主磁通按正弦规律变化时，原绕组中感应电动势也按正弦规律变化，但相位比主磁通落后900。有效值：相量表示：第13页，共27页。副边绕组链接同一磁链，副边电动势有效值：相量表示：上式表明：忽略绕组电阻及S1项时的电压及电动势的关系：第14页，共27页。相量表示随时间正弦变化的量用时间的正弦函数表示，也用相量表示：忽略绕组电阻及漏磁通S1时第15页，共27页。-变比实际变压器

6、： 高压分接头k1-降压变压器k1-升压变压器第16页，共27页。例题1：一台6600/440V，50Hz单相变压器的铁心截面呈正方形，每边长160mm，铁心中磁感应强度的最大值Bm不能超过1.4T，否则将导致铁心过热，问：原、副绕组的匝数应该是多少？解：因Bm=1.4T，故铁心中的磁通最大值为：原绕组的匝数可用公式得：副绕组的匝数为：问题：k=15，可以采用W1=15匝， W2=1匝吗？第17页，共27页。5.3 理想变压器的负载运行负载运行：变压器原边接在电源上， 副边接上负载的运行情况I2-负载电流1. 电流关系理想变压器：效率100%，P1=P2，cos1=cos2所以，U1I1=U2

7、I2第18页，共27页。则原、副边的电流关系：负载时，F1=I1W1，F2=I2W2变电流的作用理想变压器：Rm=0， F0=I0W1=0即：得：表明：在按前面所规定的正方向条件下，I1和I2是反方向的1. 电流关系第19页，共27页。相量图-将表达式用相量图形表示一台6600/440V，50Hz单相变压器的铁心截面呈正方形，每边长160mm，铁心中磁感应强度的最大值Bm不能超过1.4T，此变压器容量为50kVA，若绕组导线允许的电流密度为2.33A/mm2，问：原、副绕组导线的截面积需要多大？例题2（略）第20页，共27页。解：原、副绕组的额定电流分别为：原绕组导线的截面积为：（副绕组电流也

8、可以有变比k计算）副绕组导线的截面积为：例题2（略）第21页，共27页。2. 阻抗变换负载阻抗把变压器连同它的负载看作一个整体，看作是原边电源的等效负载阻抗Z1e，则有变阻抗的作用第22页，共27页。从双绕组变压器演变到自耦变压器原绕组-W1 匝副绕组-W2 匝变比 k=W1/W2 =kA串联绕组W1- W2公共绕组W2 匝两侧不仅有磁的联系，还有电的直接连接 。以单相自耦降压变压器为例分析。5.9 自耦变压器（略）第23页，共27页。5.9.1 电压、电流关系（略）根据磁势平衡关系可得经整理得自耦变压器的变比 kA =W1/W2第24页，共27页。光盘 3.7节3图5.10 仪用互感器分类：

9、电压互感器和电流互感器作用：(1)扩大常规仪表量程 （使用标准仪表测量如100V，5A或1A ）； (2)使测量电路与被测系统隔离， 保障人身和设备安全(3)为各种继电保护装置、测量系统提供信号。第25页，共27页。特点：N1很少，与电路串联；N2很多，接低阻抗负载(短路) I1=I2(W2/W1) ； 设计I2N=5或1A保证精度：铁心高，磁密B低5.10.1 电流互感器 运行于短路状态的升压变压器使用注意事项：(1) 副边不允许开路，(2)铁心和副边必须可靠接地。(3)副边回路阻抗值不超过有关技术标准的规定。（不宜串过多仪表）应用： 钳形电流表等第26页，共27页。使用注意事项：(1) 副边不许短路。(2) 铁心和副边必须