福州大学-电机学-02变压器的基本作用原理与理论分析PPT.ppt

电机学多媒体课件系列 第一篇 变 压 器 第二章 变压器工作原理和运行分析 电气工程与自动化学院 主讲 黄灿水 2016.3 配套教材：《电机学》，林荣文（福州大学），中国电力出版社，2014.1 2 2.1 变压器基本结构 2.2 变压器空载运行 2.3 变压器负载运行 2.4 标么值 2.5 变压器参数测定 2.6 变压器运行性能 第二章 变压器工作原理和运行分析 目 录 3 变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应，将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。 §2.1 变压器基本结构 变压器的定义： 4 一、 变压器的基本工作原理 主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。 只要一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变电压目的 5 二、 变压器的分类 按用途分：电力变压器、调压器、仪用互感器、电子变压器、特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。 ***本课程主要讨论电力系统输配电用电力变压器 8 3、仪用互感器 4、电子变压器 9 5、特种变压器 电炉变压器 整流变压器 电焊变压器 环型变压器（音响） 10 主要组成：铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管 三相芯式变压器 铁芯 绕组 单相壳式变压器 铁芯 绕组 三、 变压器的基本结构 11 ㈠、铁心:变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm 0.5mm 0.65mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 12 铁芯各种截面 充分利用空间 提高变压器容量 减小体积。 13 ㈡、绕组 变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。 按照绕组在铁芯中的排列方法分为：铁芯式和铁壳式两类 按照变压器绕组的基本形式分为：同芯式和交叠式两种． 1、铁芯式: （1）、每个铁芯柱上都套有高压绕组和低乐绕组。为了绝缘方便,低压在内，高压在外 （2）、电力系统的各种变压器都用铁芯式变压器 14 扁铜线与成形绕组 15 2﹑铁壳式 （1）、铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起来.高压绕组和低压绕组沿着铁芯柱的高度交错地排列着。 (2)、常应用于电压较低而电流很大的持殊场合. 例如电炉用变压器。 16 铁壳式变压器 17 (四)油箱 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。 (五)绝缘套管 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。 (三)变压器油 电力变压器的铁芯和绕组都需浸在变压器油中. 变压器油的作用是双重的:① 增强绝缘.②传递热量散热 18 电力变压器基本结构图 2、散热管 1、油箱 3、油枕 4、高低压绝缘套管 5、油标` 6、起吊孔 7、铭牌 19 大型电力变压器 20 五、变压器的额定值 指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。 21 三者关系： 此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。 绕组Y接法： 绕组Δ接法： 22 一、电磁物理现象 § 2.2 变压器空载运行 23 主磁通与漏磁通的区别: 二、各电磁量参考方向的规定 磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则 电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则 i与E参考正方向相同 24 三、感应电动势、电压变比 1、主磁通感应的电动势 同理，二次侧感应电动势也有同样的结论。 可见:当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次侧感应电动势也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通90o。 25 ⒉ E1﹑E2在时间相位上滞后于磁通 900. 其波形图和相量图如下图所示 26 ⒊ 变压器的变比： 在变压器中，原、副绕组的感应电动势E1和E2之比称为变压器的变比，用 k 表示，即： 上式表明，变压器的变比等于原、副绕组的匝数比。当变压器空载运行时，由于U1≈E1 ，U20=E2 ，即 27 四、励磁电流 讨论的问题： 主磁通的波形取决于励磁电流的波形，而励磁电流的大小和波形决定于变压器的铁芯材料及几何尺寸，受磁路饱和、磁滞及涡流的影响。 主磁通是励磁电流产生的，但是主磁通的量值大小受到外施电压U及电路参数的制约. 对已制成的变压器, 当N1、f为常数，则： 28 (一)磁路饱对励磁电流的影响 ⑴磁路末饱和状态:Bm＜0.8T