毕业设计供电电力变压器选择.docVIP

(供电电力变压器的选择) 三相电力变压器的相关知识 变压器的基本工作原理及运行原理 1.1.1变压器的基本工作原理 变压器是利用电磁感应原理工作的，其主要部件是铁心和绕组。两个互相绝缘且匝数不同的绕组分别套装在铁心上，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系，其中接电源的绕组称为一次绕组(曾称为原绕组、初级绕组)用于接负载的绕组称为二次绕组(曾称为副绕组、次级绕组)。 一次绕组加上交流电压后，绕组中便有电流通过，在铁心中产生与同频率的变磁通Φ，根据电磁感应原理，将分别在两个绕组中感应出电动势和。 式中，负号表示感应电动势总是阻碍磁通的变化。若把负载接在二次绕组上，则在电动势的作用下，有电流流过负载，实现了电能的传递。由上式可知，一、二次绕组感应电动势的大小（近似于各自的电压及）与绕组匝数成正比，故只要改变一、二次绕组的匝数，就可达到改变电压的目的，这就是变压器的基本工作原理。 1.1.2变压器的用途 变压器最主要的用途是在输、配电技术领域。目前世界各国使用的电能基本上均是由各类(火力、水力、核能等)发电站发出的三相交流电能，发电站一般均建在能源地，江、海边或远离城市的地区，因此，它所发出的电能在向用户输送的过程中，通常需要很长的输电线。根据，在输送功率和负载的功率因数cos(一定时，输电线路上的电压U越高，则流过输电线路中的电流I就越小。这不仅仅可以减小输电线的截面积，节约导体材料，同时还可减小输电线路的功率损耗。 变压器是输、配电系统中不可缺少的重要电气设备，从发电厂发出的电能升压变压器升压，输送到用户区后，再经降压变压器降压供电给用户，中间要经过4~7次变压器的升降压。根据最近的资料显示，1KW的发电设备需5~6KV.A变压器容量与之配套，由此可见，在电力系统中变压器是容量最大的电气设备。电能在传输过程中会有能量的损耗，主要是输电线路的损耗及变压器的损耗，它占整个供电容量的5%~9%。这是一个相当可观的数字。例如我国2009年发电设备的总装机容量约为9亿千瓦，则输电线路及变压器损耗的部分约为4500~8100万千瓦，它相当于目前我国30~50个装机容量最大的火力发电站的总和（我国三峡工程总装机容量为1820万千瓦）。在这个能量损耗中，变压器的损耗最大，约占60%左右，因此变压器效率的高低成为输配电系统中一个突出的问题。目前大批量生产的是S9低损耗节能变压器，并要求逐步淘汰原来在使用中的旧型号变压器，据初步估算采用低损耗变压器所需要的投资费用可在4~5年时间内从节约的电费中收回。 变压器除用于改变电压外，还可用来改变阻抗以及产生脉冲等。 1.1.3单相变压器的运行原理 1、变压器的空载运行 变压器一次绕组接额定交流电压，而二次绕组开路，即的工作方式称为变压器的空载运行，如图所示。 由于变压器在交流电源上工作，因此通过变压器中的电压、电流、磁通及电动势的大小及方向均随时间在不断地变化，为了正确地表示它们之间的相位关系，必须首先规定它们的参考方向，或称为正方向。 参考方向在原则上可以任意规定，但是参考方向的规定方法不同，由楞次定律可以知道，同一电磁过程所列出的方程式，其正、负号也将不同。为了同一起见，习惯上都按照“电工惯例”来规定参考方向： 在同一支路中，电压的参考方向与电流的参考方向一致。 磁通的参考方向与电流的参考方向之间符合右手螺旋定则。 由交变磁通Φ产生的感应电动势，其参考方向与产生该磁通的电流参考方向一致（即感应电动势与它的磁通Φ之间符合右手螺旋定则时为正方向）。 理想变压器：当主磁通Φ 同时穿过一次及二次绕组时，分别在其中产生感应电动势和， （V） (V) 式中，为交变磁通的最大值，Wb；为一次绕组匝数；为二次绕组匝数；为交流电的频率，HZ。 由以上两式可得： = 如略去一次绕组中的阻抗不计，则外加电源电压与一次绕组中的感应电动势可近似看做相等，即，而与的参考方向正好相反，即电动势与外加电压相平衡。 在空载情况下，由于二次绕组开路，故端电压与电动势相等，即。 因此 (1-1) (1-2) 及 ≈ =