变压器原理介绍解读.ppt

第5章　变　压　器 　5.1　变 压 器 概 述5.1.1　变压器的工作原理　　图5-1是一台单相双绕组变压器的结构示意图。 图 5-1　单相双绕组变压器的结构示意图 　　当交流电压u1加到一次绕组上时，在铁心中产生主磁通Φ，并在原副边感应电动势e1和e2。 其电路连接与磁路原理如图5-2所示。 图 5-2　单相双绕组变压器的电路与磁路 　　根据电磁感应定律和右手螺旋定则，规定感应电动势和交变主磁通Φ的正方向时有：　　一次绕组感应电势为 　　二次绕组感应电势为 式中：N1和N2分别为一、二次绕组匝数。各电量参考方向如图5-2所示。 　　显然，一、二次绕组感应电动势e1、e2之比等于一、二次绕组匝数N1、N2之比，即 5.1.2　变压器的基本结构　　铁芯和绕组是组成变压器的两个主要部分。图5-3给出了油浸式电力变压器的总图。 图 5-3　三相油浸式双绕组电力变压器 　　三相油浸式双绕组电力变压器各主要部分的功能及结构如下所述。　　1. 铁芯 图 5-4　铁芯交叠装配图 （a） 1，3，5，…层；（b） 2，4，6，…层 　　当前，大量采用高导磁、低损耗的冷轧硅钢片做铁芯。因其在轧制方向上导磁性能高，为此采用斜切角条片，叠成斜接缝的交叠装配方法，如图5-5所示。 图 5-5　斜接缝的交叠装配图 （a） 第一层；（b） 第二层；（c） 两层叠加 　　变压器铁芯由铁芯柱和铁轭两部分组成。 在铁芯柱上套置一、二次绕组；铁轭是构成交变磁通闭合磁路必不可少的部分，铁芯结构的基本形式有芯式和壳式两种。 图 5-6　三相芯式变压器的铁芯与绕组 　　图5-7为单相壳式变压器的铁芯和绕组示意图。这种铁芯结构制造工艺复杂，使用材料较多。目前，只有容量很小的电源变压器使用这种结构。 图 5-7　单相壳式变压器示意图 　　2. 绕组　　绕组是变压器的电路部分，套置在铁芯柱上。变压器绕组形式可分为同心式或交叠式两类。 5.1.3　变压器的型号与额定参数　　每台变压器油箱上都装有铭牌，上面标注着该变压器的型号及有关数据。 铭牌数据是使用变压器的依据。　　变压器的型号由汉语拼音字母和数字按确定的顺序组合起来构成。例如：SL-1000/10，S表示三相；L表示铝线；1000表示额定容量为1000 kVA；10表示高压侧额定电压为10 kV。 　　1. 变压器的铭牌数据　　1） 额定容量SN 　　SN指变压器的视在功率，单位为VA、kVA或MVA。对于双绕组的电力变压器，其一、二次侧绕组设计容量是相同的，所以SN=S1N=S2N。对于三相变压器，SN是指三相总容量。 　　2） 额定电压U1N/U2N　　U1N指电源施加到一次绕组的额定电压；U2N指当一次绕组加U1N时，二次绕组开路（空载）时的二次绕组电压U20，所以U20=U2N。对于三相变压器，额定电压是指线电压，额定电压的单位为V或kV。 　　3） 额定电流I1N/I2N　　变压器额定容量SN除以一、二次额定电压（U1N或U2N）后，所计算出来的值即为额定电流（I1N或I2N），单位为A或kA。对于三相变压器，额定电流指线电流。　　 对于单相变压器 　对于三相变压器 　　解：　 2. 变压器的图形符号　　国家标准规定了电气图用的图形符号，变压器的图形符号如图5-9所示。 图 5-9　变压器的图形符号 5.1.4　变压器的分类　　按照用途可将变压器分为电力变压器和特种变压器两大类。 　　变压器还可按相数分成单相、三相、多相，按绕组数分为双绕组、三绕组、多绕组，按绝缘方式分为油浸式、干式，还可按冷却方式分为自然冷却、风冷、水冷、强迫油循环冷却等各种形式。 5.2　变压器的空载运行 图 5-10　变压器空载运行 　　从电路方面看，在一次侧，铁芯磁通Φ和Φ1σ在一次绕组中感应的电势分别为 　　同理，二次侧电路方程（二次此时开路）为 u20=e2 （5-5）　　从磁路方面看，在不计漏磁通的情况下，变压器一次侧绕组产生的磁动势全部降在铁芯上。可见，变压器空载时其磁路关系比较简单。 5.2.2　变压器空载运行时的电势、电流及漏电抗　　1. 电势　　在大多数变压器中，空载电阻压降i0R1和漏电势e1σ都非常小，两者之和也只有电源电压u1的0.2%，感应电势e1非常接近电源电压u1。所以，当u1为正弦时，e1、e2也为正弦，因此主磁通可以认为是正弦，即主磁通Φ可表示为 Φ=Φm sinωt （5-6）式中，Φm为主磁通Φ的幅值。 　　按图5-10所示各物理量的参考方向，主磁通在一次绕组中的感应电动势的瞬时值为　　同理，主磁通