变压器的选择与使用.ppt

1、任务1 认识单相变压器,教学目的：各种变压器的结构、原理、计算、用途 能力目标： 能计算变压器的各种参数 能根据负载要求选择电力变压器 能根据负载要求选择特殊变压器 知识目标： 了解各种变压器的结构 熟悉各种变压器的工作原理 掌握各种变压器的基本计算,任务2 特殊变压器、三相变压器的认识与应用,模快一变压器(transformer)的选择与使用,变压器的分类,变压器的冷却方式: 干式, 油式,P75.图3-10,小型变压器(单相single-phase),电力变压器(三相three-phase),升压变压器,降压变压器,任务1 认识单相变压器,一、变压器的用途,变电压,电力工业中常采用高压输电

2、低压配电，实现节能并保证用电安全。,发电厂 10.5kV,输电线 220kV,升压,仪器 36V,降压,实验室 380 / 220V,降压,变电站 10kV,降压,降压,2变电流,4变相位,5电气隔离,3变阻抗,1 变压器的基本结构,由硅钢片叠压而成,由铜或铝导线绕成,变压器一次侧绕组 （原线圈）,变压器二次侧绕组 （副线圈）,二、变压器的基本结构和工作原理,铁心,绕组(线圈）,磁路/绕组的支撑骨架,电路,变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。,变压器符号,变压器的磁路:,单相变压器,变压器铁心用高导磁的具有绝缘层的0.350.5mm厚

3、的硅钢片叠成。,变压器的电路: 小容量变压器多用高强度漆包线绕制。 大容量变压器可用绝缘铜或铝线绕制。,带负载运行情况一次线圈接交流电源，二次侧线圈接负载。,电磁关系,2变压器的工作原理,空载运行时原边接入电源，副边开路。,接上交流电源u1,原边通过的空载电流为i10,感应电动势,变压器的工作原理,i10 产生工作磁通,(e, 的方向符合右手定则),= msint,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,(K为变比),原、副边电压关 系,根据交流磁路的分析可得：,时,变电压,负载运行时,Z,副边带负载后在副边感应电压的作用下，副边线圈中有了电流 i2 。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电

4、流i1。外加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载运行时基本不变 。带负载后磁动势的平衡关系为：,结论：原、副边电流与匝数成反比,由于变压器铁芯材料的磁导率高、空载励磁电流 (i10) 很小，一般不到额定电流的10%，常可忽略 。,原、副边电流关系,变电流,原、副边阻抗关系,从原边等效：,结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以 变比的平方。,变阻抗,例 有一台降压变压器，原绕组电压为220V，副绕组电压为110V，原绕组为2200匝，若副绕组接入阻抗值为10的阻抗，问变压器的变比、副绕组匝数、原绕组中电流各为多少？,解,变压器变比,副绕组匝数,副绕组电流,原绕组电流

5、,例 扬声器上如何得到最大输出功率,设信号源电压的有效值:,Us= 120V,信号源内阻：R0=800;,负载为扬声器，其等效电阻 RL=8。,1. 将负载与信号源直接相连，得到的输出功率为：,2. 将负载通过变压器接到信号源上。,变压器把负载RL变换为等效电阻,若要信号源输出给负载的功率达到最大，用变压器进行阻抗变换，通过变压器把负载RL变换为等效电阻,变压器变比,输出功率为：,结论：由此例可见经变压器“匹配”后，输出功率增大了许多。原因是满足了电路中获得最大功率输出的条件（信号源内、外阻抗相等）。,信号源,问题与讨论,1. 为什么变压器的铁心要用硅钢片叠成？用整块的铁心行不行？,2. 有一

6、台变压器在修理后，铁心出现气隙，这对于铁心的磁阻、工作磁通以及励磁电流有何影响？,3. 变压器能否用来变换直流电压？如果将变压器接到与它的额定电压相同的直流电源上，会产生什么后果？,则一次绕组电流,例：现有三种规格的白织灯：36V/500W，36V/60W，220V/60W，另有一台额定容量SN=300V.A、电压为 220V36 V的变压器，问：,解：（1）,（3）灯泡点亮时，变压器二次绕组电流,36V/60W， 5个,（2）,（2）此变压器一次绕组的匝数是825匝，求二次绕组的匝数是多少？,（3）二次侧灯泡点亮时，变压器一次、二次绕组中的电流各为多少？,（1）上述三种白织灯中，哪种可以接在

7、该变压器的二次侧使用？最多能接这种规格的白织灯几个？,某机床控制电路电压为48V，控制电路的负载（各种继电器、接触器）为40W，功率因数0.8。机床电源为线电压380V，相电压为220V。为满足控制电路的需要，试选择变压器的电压和功率，并说明接线方式。 备选变压器：BK-200（一次电压380，二次电压48V，额定容量50VA）； 备选变压器：BK-200（一次电压220，二次电压48V，额定容量60VA）；,实例1：,某机床控制电路电压为24V，控制电路的负载（各种继电器、接触器）为20W，功率因数0.8。机床电源为线电压380V。为满足控制电路的需要，试选择变压器的电压和功率，并说明接线方

8、式。 备选变压器：BK-30（一次电压380，二次电压24V，额定容量30VA）； 备选变压器：BK-20（一次电压380，二次电压24V，额定容量20VA）；,实例2：,特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。,自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器一样，因此变比相同,自耦变压器也称为自耦调压器，它的最大特点就是可以通过转动手柄来获得副边所需要的各种电压。,自耦变压器的电路图符号,任务2 特殊变压器、三相变压器的认识与应用,一、自耦变压器,若电源的输入端有3个接头。它可用于220V和110V的供电线路，若接错会把调压器烧坏。 接通电源前，应将输出端滑动触点旋至

9、零位，然后接通电源，逐渐转动手柄，将电压调至所需的数值。 不要把输入、输出端接错。若接反 可能造成电源短路 可造成输出过高的电压,自耦变压器使用应注意：,二、仪用互感器,1电压互感器：用于将高电压（500V以上）变换成低电压。 电压互感器的一次绕组匝数很多，并联于待测电路两端；二次绕组匝数较少。,使用注意： 电压互感器的铁心和低压绕组的一端必须接地。若不接地，万一高、低压绕组之间绝缘损坏，则低压侧出现高电压； 低压侧不能短路，因为短路电流大会烧坏绕组，因此应该串熔断器； 电压互感器使用时，二次侧并联阻抗不得太小，否则影响测量精度。,电压互感器二次侧额定电压为100V。,2电流互感器：用于将大电

10、流（5A以上）变换为小电流。原绕组线径较粗，匝数很少，与被测电路负载串联；副绕组线径较细，匝数很多。,电流互感器二次侧额定电压为5A。,使用注意： 副绕组电路不允许开路。 二次绕组开路时，互感器处于空载运行状态，此时一次绕组中流过的被测电流全部为励磁电流，使铁心中的磁通急剧增大，造成铁心过热，烧坏绕组。 二次绕组匝数多，将感应出很高的电压，危及测量人员和设备安全。所以在电流互感器工作时，检修或拆装电流表或功率表的电流线圈，应先将二次绕组短路。 铁心和二次绕组的一端必须接地。 二次绕组回路串联的电压表的电流线圈阻抗值不得超过允许值，以免降低测量精度。,电流互感器图片,例：用变流比为100/5的电

11、流互感器、变压比为10V/100 V的电压互感器，扩大量程，其电流表读数为2.5 A，电压表读数为90 V，试求被测电路的电流、电压各为多少？,即被测电路的电流为50A，电压为9000 V。,解：,三、电焊变压器,特点： 电焊变压器实质是一台特殊的降压变压器。电弧焊是靠电弧放电的热量来熔化金属的。 1电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常U0=6075V，最高不宜超过85V； 2负载时电压降至30V，短路时即焊条碰上工件时的电流ISC也不应过大； 3为了满足不同焊接要求，焊接电流应在较大范围内进行调节。,电焊变压器的外特性曲线,外特性：上图所示为电焊变压器的外特性曲线，其中U0为空载电压

12、，ISC为短路电流，IN、UN为曲线上任意一点的焊接电流与电压。从图中可以看出，电压随电流的增大而迅速下降，即有陡降的外特性。,（b）串联可变电抗器,结构：,为了满足上述条件，电焊变压器必须具有较大的漏抗， 而且可以进行调节。,变压器有三只铁心柱，两边是主铁心，中间是动铁心。变压器的一次绕组绕在一个主铁心柱上，二次绕组的一部分绕在一次绕组的外层，一部分绕在另一铁心柱上。 动铁心装在固定铁心中间的螺杆上，螺杆转动时，活动铁心就沿着螺杆在固定铁心中间移动从而改变变压器的漏抗。当铁心处于全部推进位置时，漏磁通增多，输出电压随输出电流的增大下降较快；当铁心处于全部抽出位置时，漏磁通减少，输出电压随输出

13、电流的增大而下降较慢，调节铁心的位置可获得满意的外特性曲线。,磁分路电焊变压器铁心及绕组图,焊接电流粗调是靠变换二次绕组接线板上的连接片实现的-改变二次绕组的匝数;焊接电流的细调节是通过调整动铁心的位置-改变漏抗实现。,四、三相变压器,油浸式电力变压器,变压器工作时绕组和铁心都要发热。小容量的变压器可以采用空气自冷方式，即通过绕组和铁心直接将热量散失到周围的空气中去，大容量的变压器则需采用专门的冷却措施，常用的是将绕组和铁心放在盛满变压器油的油箱中去，热量通过油箱散失到周围的空气中，油箱的外壁装有散热片或油管，这种方式称为油浸自冷式。,变压器 的铭牌,三相变压器的铭牌,2 额定容量SN,单相变

14、压器,1 型号,三相变压器,例 一台单相变压器额定容量SN=180 kVA，一、二次绕组的额定电压U1N/U2N=6000/220 V，求一、二次绕组的额定电流I1N、I2N各为多大？这台变压器的二次绕组能否接入150 kW、 功率因数为0.75的感性负载？,二次绕组的电流,解：一次绕组的电流,150kW的感性负载流过的电流为,由于I2I2N，所以不能接入。,3额定电压U1N和U2N 额定电压U1N是指变压器在额定运行情况下， 加在一次绕组上的正常工作电压。它是根据变压器绝缘等级和允许温升等条件规定的。额定电压U2N是指在一次绕组上加额定电压后，二次绕组空载时的电压值。,4额定电流I1N和I2N 额定电流是指变压器允许长期通过的电流，它是根据变压器发热的条件而规定的满载电流值。 ,5冷却方式 油浸自冷方式(ONAN)、强力风冷方式(ONAF)、强迫油导向循环强力风冷方式(OFAF),6连接组标号(连接组别) 连接组标号是指三相变压器一、二次绕组的连接方式。 Y:高压绕组作星形连接，y:低压绕组作星形连接; D:高压绕组作三角形连接，d:低压绕组作三角形连接; N:高压绕组作星形连接时的中性线，n:低压绕组作星形连接时的中性线。 如：Dyn11,三 相 电 力 变 压 器 型号