第1章-变压器.

1电机与电气控制技术变压器工作的理论基础，是电磁感应定律。在电力、电子等领域的实际应用中，其主要的作用是变压、变流、变阻抗、传送交流电能。变压器的构造和分类变压器基本工作原理变压器的铭牌数据第一章变压器任务1变压器结构与原理2电机与电气控制技术变压器的构造和分类根据变压器原理可知，变压器主要由两大部分组成：变压器磁路部分——铁心；变压器电路部分——一、二次绕组。在大型电力变压器中还有其它辅助部件。3电机与电气控制技术变压器的构造和分类1油阀；2绕组;3铁心；4油箱；5分接开关；6低压导管；7高压导管；8，瓦斯继电器；9防爆筒；10油位器；11油枕；12吸湿器；13铭牌；14温度计15小车4电机与电气控制技术变压器的构造和分类变压器磁路部分——铁心；铁心材料铁心结构铁心叠片形式•变压器铁心一般都采用高导磁率的电工材料(硅钢片)迭成。•选用高导磁材料，是为了提高磁效率；采用硅钢片选装则是为了减小铁心损耗，简称铁损（涡流损耗）。•硅钢片可分热轧硅钢片与冷轧硅钢片两类，冷轧硅钢片的磁性能较好，损耗较小，为目前制作变压器铁心的主要材料。5电机与电气控制技术变压器的构造与分类变压器磁路部分——铁心；铁心材料铁心结构铁心叠片形式•按照绕组套入铁心的形式，铁心可分为心式结构和壳式结构两种。•心式结构，变压器铁心被线圈包围；•壳式结构，变压器铁心的最外层包围着线圈。•心式铁心的结构简单、省料，因此为大多电力变压器采用。铁心铁心柱线圈心式结构壳式结构6电机与电气控制技术变压器的构造与分类变压器磁路部分——铁心；铁心材料铁心结构铁心叠片形式大中型变压器一般采用硅钢片交错叠装方式，如图所示，各层磁路接缝斜形互相错开，可减小气隙和磁阻；23414324313427电机与电气控制技术变压器的构造与分类变压器磁路部分——铁心；铁心材料铁心结构铁心叠片形式小型变压器多采用E、F、形等冲片交替叠装而成，如图所示。8电机与电气控制技术变压器绕组绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求，以保证变压器的安全运行。变压器中，接到高压侧的绕组称高压绕组，接到低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为:同心式交叠式9电机与电气控制技术变压器绕组绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求，以保证变压器的安全运行。变压器中，接到高压电侧绕组称高压绕组，接到低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为:同心式交叠式高低压线圈绕在同一铁心柱上，同心排列。一般高压线圈排在外侧，低压线圈排在内侧，这样有利于对铁心的绝缘。变压器高低压线圈间的绝缘，线圈与铁心间的绝缘一般采用木纸或钢纸板绝缘圆筒。高压线圈低压线圈低压线圈高压线圈10电机与电气控制技术变压器绕组绕组是变压器的电路部分,因此对他的电气、耐热、机械等性能均有严格的要求，以保证变压器的安全运行。变压器中，接到高压电侧绕组称高压绕组，接到低压侧的绕组称低压绕组。按高低压绕组安放型式可分为:同心式交叠式是把变压器的高低压绕组分别绕成若干个“饼式”绕组，高低压“饼式”绕组是交替地套装在铁心柱上，为便于绝缘，铁心柱两端靠近铁轭外总是套装低压绕组。交叠式绕组因其结构比较牢固，电气上易构成多条支路并联，但绝缘较复杂，所以适用于低电压、大电流负载。高压线圈低压线圈低压线圈高压线圈11电机与电气控制技术其它部件油箱及冷却方式分接开关高压套管、低压套管气体继电器安全气道吸湿器由于变压器铁心损耗与绕组损耗的存在，这些损耗会使铁心与绕组发热，影响变压器的安全工作。因此，通常将装好的变压器铁心、绕组浸入变压器油中进行冷却。另外变压器油具有良好的绝缘作用。12电机与电气控制技术其它部件油箱及冷却方式分接开关高压套管、低压套管气体继电器安全气道吸湿器为了增加散热面积，容量较大的变压器，常采用带有钢管散热器的外壳帮助散热，故称油浸自冷式；装有散热风扇协助散热，称油浸风冷式；装设油泵强迫使油在冷却器循环冷却的，称强迫油循环冷却式。4，油箱13电机与电气控制技术其它部件油箱及冷却方式分接开关高压套管、低压套管气体继电器安全气道吸湿器为了保证用户电压的稳定，电力变压器装有进行微调的分接开关，调节范围在±5%，通过改变高压侧绕组匝数来实现。5分接开关14电机与电气控制技术其它部件油箱及冷却方式分接开关高压套管、低压套管气体继电器安全气道吸湿器分别与变压器高、低压侧的外线连接，具有良好的消弧、绝缘效果。6低压导管；7高压导管15电机与电气控制技术其它部件油箱及冷却方式分接开关高压套管、低压套管气体继电器安全气道吸湿器分别与变压器高、低压侧的外线连接，具有良好的消弧、绝缘效果。6低压导管；7高压导管16电机与电气控制技术其它部件油箱及冷却方式分接开关高压套管、低压套管气体继电器安全气道吸湿器安装在油箱和储油柜的连接管道中间，是变压器内部故障的保护装置。当变压器内部绝缘被击穿或匝间短路时，变压器油和其它绝缘物分解气体，气压增大冲击气体继电器，使其接点动作，通过控制保护回路，及时发出故障信号或切除电源。8、瓦斯继电器17电机与电气控制技术其它部件油箱及冷却方式分接开关高压套管、低压套管气体继电器安全气道吸湿器其排气管一端连接油箱，顶端装有薄玻璃，当变压器内部发生故障时，压力达到一定程度时，就把薄玻璃冲破，释放变压器内部压力，防止变压器爆炸。9、防爆筒18电机与电气控制技术其它部件油箱及冷却方式分接开关高压套管、低压套管气体继电器安全气道吸湿器内装有吸水性很强的硅胶，可吸却储油柜中空气的水分，以保证变压器油良好的绝缘度。13、吸湿器19电机与电气控制技术变压器的分类（1）按用途分：电力变压器；特种变压器；仪用互感器等。（2）按绕组结构分：双绕组变压器；三绕组变压器；多绕组变压器；自耦变压器。（3）按相数分：单相变压器；三相变压器；多相变压器。（4）按冷却方式分：干式变压器；油浸式变压器；油浸风冷式变压器；强迫循环导向冷却式变压器。（5）按变压器容量分：中小型变压器（6300KVA）；大型变压器（8000～63000KVA）；特大型变压器（63000KVA）。20电机与电气控制技术变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组)1U2U1I2I当变压器的一次则绕组加上交流电压，该绕组中就会有交流电流流过，于是在铁心磁路中就产生了交变磁通，根据法拉第电磁感应定律可知，一次侧和二次侧绕组中都将产生感应电动势，其大小分别为：21电机与电气控制技术变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组)1U2U1I2IdtdNe11dtdNe22KNNeeUU212121升压变压器降压变压器11kk22电机与电气控制技术变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组)1U2U1I2I即变压器一次侧与二次侧电压之比等于绕组的匝数比。因此，只要适当地调节变压器一次侧、二次侧绕组的匝数比，就可以输出各种不同等级的电压，达到变压的目的。23电机与电气控制技术变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组)1U2U1I2I于是将变压器一次侧交流电能，经电磁转换关系，传送到了变压器的二次侧。应注意的是，变压器可以通过改变变比达到变压的目的，但传送的功率是不能变化的，即不能变功率。24电机与电气控制技术变压器的基本工作原理变压器是在一个闭合的铁心磁路中安装了原边绕组(称一次绕组)和副边绕组(称二次绕组)1U2U1I2I2211IUIUkII121kkZZ*IUIU22112125电机与电气控制技术变压器的铭牌数据变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值.额定容量额定电压额定电流额定频率26电机与电气控制技术变压器的铭牌数据变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值.额定容量额定电压额定电流额定频率在铭牌上所规定的额定状态下变压器输出的能力（视在功率）保证值，称变压器的额定容量。以KVA表示，对于三相变压器，指三相容量总和。NS27电机与电气控制技术变压器的铭牌数据变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值.额定容量额定电压额定电流额定频率变压器在额定运行情况下，根据变压器绝缘程度和允许温升所规定的一次侧绕组电压，称一次侧额定电压；变压器空载时，二次侧绕组保证值，称二侧额定电压。NNUU21/28电机与电气控制技术变压器的铭牌数据变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值.额定容量额定电压额定电流额定频率变压器的额定电流是额定状态下的一次侧、二次侧电流值，其值是根据额定容量和额定电压的计算值。NNII21/29电机与电气控制技术变压器的铭牌数据变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值.额定容量额定电压额定电流额定频率为标定的工业频率，各国标定是有区别的。（中国标定的额定频率为50HZ）。Nf30电机与电气控制技术变压器的铭牌数据变压器的额定值是变压器工作的技术指标。主要有额定容量、额定电压、额定电流和额定频率。额定值通标注在变压器的铭牌上，故称铭牌值.额定容量额定电压额定电流额定频率在铭牌上所规定的额定状态下变压器输出的能力（视在功率）保证值，称变压器的额定容量。以KVA表示，对于三相变压器，指三相容量总和。)(2211**单相NNNNNIUIUS)(2211*3*3三相NNNNNIUIUS31电机与电气控制技术任务2变压器运行特性任务目标（1）了解变压器的运行特性。（2）掌握变压器的二次侧端电压随负载变化的规律。32电机与电气控制技术一、变压器负载时二次绕组端电压的变化当变压器一次绕组接额定电压、二次绕组开路时，二次绕组的端电压即为空载电压U20，亦是二次侧的额定电压U2N，若二次侧带上负载，一、二次电流分别通过一、二次侧漏阻抗，产生内压降，使变压器二次端电压将有所变化，且随负载的大小而变化。当变压器一次侧加额定频率的额定电压、且负载功率因数一定时，二次侧端电压U2随负载电流I2的变化关系，即U2=f(I2)曲线，称为变压器的外特性。在纯电阻负载时，端电压下垂较小（曲线1）；纯电感负载时，端电压下垂厉害（曲线2）；纯电容负载时，端电压却可能上翘（曲线3）。端电压下垂或上翘的程度，可用电压变化率来表示，当一次侧接到额定频率和额定电压的电网上，二次侧空载电压U20与在给定负载功率因数下二次侧电压U2的算术差（U2N-U2）33电机与电气控制技术一、变压器负载时二次绕组端电压的变化电压变化率反映了变压器输出电压的稳定性及电能的质量。在一般的电力变压器中，当接近于1时，电压变化率约为2%～3%。因为变压器绕组的阻抗很小，所以由此引起的电压降也很小。但当功率因数下降到0.8时，电压变化率大约为5%～8%。因此提高功率因数可以减少电压变化率。2coscos34电机与电气控制技术二、变压器的损耗和效率变压器在传递功率时，存在着两种损耗。其一是铜耗Pcu，它是一次、二次绕组中电流流过相应的电阻产生的，其值与电流的平方成正比。铜耗的大小随负载的变化而变化，称为可变损耗。变压器中的另外一种损耗是铁心损耗PFe，其值与铁心中的磁通量的最大值有关。当电源电压不变时，变压器铁心中的磁通量最大值基