《第九讲变压器工作原理课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九讲变压器工作原理课件.ppt（42页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第一节 变压器基本工作原理和结构,一、变压器的基本工作原理,二次绕组（也称副绕组或次级绕组）：接负载，其匝数为N2一次绕组（也称原绕组或初级绕组）：接交流电源，其匝数为Nl；一、二次绕组中其感应电动势瞬时值分别为,二、变压器的应用与分类1、变压器的应用变压器能够变换交变电压、变换交变电流、变换阻抗的作用 2、变压器的种类很多，按用途不同主要分为：1）电力变压器：供输配电系统中升压或降压用。2）特殊变压器：如电炉变压器、电焊变压器 3）仪用互感器：如电压互感器与电流互感器。4）试验变压器：高压试验用。5）控制用变压器：控制线路中使用。6）调压器：用来调节电压。三、电力变压器的基本结构（一）铁心、
2、（二）绕组、（三）绝缘套管、（四）油箱及附件,1.铁心 铁心是变压器的磁路部分，是绕组的支撑骨架。铁心由心柱和磁轭两部分组成，铁心用厚度为0.35mm，表面涂有绝缘漆的热轧硅钢片或冷轧硅钢片叠装而成。2.绕组 绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压统组。,3.绝缘套管 绝缘套管是变压器绕组的引出装置，将其装在变压器的油箱上，实现带电的变压器绕组引出线与接地的油箱之间的绝缘。4.油箱及其附件 油箱安装变压器的铁心与绕组。变压器油起绝缘和冷却作用。电力变压器附件还有安全气道、测温装置、分接开关、吸湿器与油表等。,四、电力变压器的额
3、定值与主要系列 1额定容量SN（1）单相变压器的额定容量为 SN=UN1IN1=UN2IN2（2）三相变压器的容量为 SN=UN1IN=UN2IN2 2额定电压U1N和U2N（1）UN1为一次侧绕组额定电压（2）UN2为二次绕组额定电压 3额定电流IN1和IN2（1）IN1是一次绕组的额定电流；（2）IN2是二次绕组的额定电流。4额定频率f 我国规定的标准工业用电频率为50HZ,第二节 单相变压器的空载运行,一、空载运行时各物理量正方向的规定 图中标出各电压、电流、磁通、感应电动势的正方向,正弦量的正方向通常规定如下：1）电源电压正方向与其电流正方向采用关联方向，即两者正方向一致。2）绕组电流
4、产生的磁通势所建立的磁通，这二者的正方向符合右手螺旋定则。3）由交变磁通产生的感应电动势，二者的正方向符合右手螺旋定则，即它的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。由上述规定，在图中标出各电压、电流、磁通、感应电动势的正方向如图中所示。,二、感应电动势与漏磁电动势(一)、感应电动势 若主磁通，=msint，则一、二次绕组感应电动势瞬时值为：一、二次绕组感应电动势有效值为：E1=4.44fN1m E2=4.44fN2m,由此，对某台具体的变压器而言，f及N1均为常数，因此当加在变压器上的交流电压有效值U1恒定时，则变压器铁心中的磁通m基本保持不变。,三、变压器空载运行时的电动势平衡方程式和电压比一
5、次绕组电动势平衡方程式 若不计一次绕组中的阻抗，则外加电压几乎全部用来平衡反电动势：,二次绕组的端电压等于其感应电动势：,变压器一次绕组的匝数Nl与二次绕组匝数N2之比称为变压器的电压比k，即,当N2N1时，k1，则U2U1，为升压变压器；若N2N1，k1，则U2U1，为降压变压器。若改变电压比k，即改变一次或二次绕组匝数，则可达到改变二次绕组输出电压时目的。,四、空载电流和空载损耗变压器空载运行时，空载电流 分解成两部分：1为无功分量，用来建立磁场，起励磁作用，其与主磁通同相位；2为有功分量，用来供给变压器铁心损耗，其相位超前主磁通约900。即,第三节 单相变压器的负载运行 变压器的负载运行
6、：是指变压器在一次绕组加上额定正弦交流电压，二次绕组接负载ZL的情况下的运行状态，如图所示。,一、负载运行时的各物理量负载运行时一、二次电流关系,二、变压器负载运行时的基本方程式（一）磁通势平衡方程式1变压器负载运行时磁通势平衡方程式为,2电流平衡方程式为,忽略I10时，一、二次绕组电流有效值关系为 I1=I2/k,三、变压器的作用 通过对变压器负载运行的分析，可以清楚地看出变压器具有变电压、变电流、变阻抗的作用。（一）变换电压,U1/U2E1/E2=k=N1/N2（二）变换电流I1/I2N2/N1=1/k（三）变换阻抗,上式表明，经变压器把负载 阻抗变换为。通过选择合适的电压比k，可把实际负
7、载阻抗变换为所需的阻抗值，这就是变压器的变换阻抗作用。,四、变压器的运行特性1变压器运行特性主要有：（1）外特性（2）效率特性。2运行的主要指标为：（1）电压变化率（2）效率（一）变压器的外特性和电压变化率 是指在一次绕组加额定电压，负载功率因数cos2为额定 值时，二次绕组端电压U2随负载电流I2的变化关系，即U2=f(I2)曲线，如下图所示。在纯电阻负载时，电压变化较小；为感性负载时，电压变化较大；而在容性负载时，端电压可能出现随负载电流的增加反而上升，如下图中曲线3所示。,1变压器的外特性：,2电压变化率,（二）变压器的效率特性 变压器的效率特性：是指负载功率因数cos2不变的情况下，变
8、压器效率随负载电流变化的的关系，即曲线f（I2），如下图所示。对于电力变压器，最大效率出现在I2=（0.50.7）I2N时，其额定效率N0.950.99。,第四节 三相变压器 三相变压器组：是由三个单相变压器按一定方式连接在一起组成的。如下图所示。三相变压器组各相之间只有电的联系，没有磁的联系。三相心式变压器：将三个铁心柱用铁轭连在一起来构成三相心式变压器。一、三相变压器的磁路系统（一）三相变压器组的磁路,二、三相变压器的电路系统 三相变压器的电路系统是指三相变压器各相的一次统组、二次绕组的连接情况。三相变压器绕组的首端和尾端的标志规定如下表所示。,（一）三相变压器绕组的联结法 三相变压器绕组
9、的联结有星形和三角形两种联结方式。如下图a所示。,用字母Y或y分别表示一次绕组或二次绕组的星形联结。若同时也把中点引出，则用YN或yn表示。用字母D或d分别表示一次统组或二次绕组的三角形联结。我国生产的电力变压器常用Yyn、Yd、YNd、Dyn等四种联结方式，其中大写字母表示一次绕组的联结方式，小写字母表示二次绕组的联结方式。,第五节 其他用途的变压器 本节介绍常用的自耦变压器、仪用互感器和弧焊变压器的工作原理及特点。一、自耦变压器 1自耦变压器的结构特点是：一、二次绕组共用一个绕组。如下图所示。,对于降压自耦变压器，一次绕组的一部分充当二次绕组；对于升压自耦变压器，二次绕组的一部分充当一次绕
10、组。因此自耦变压器一、二次绕组之间既有磁的联系，又有电的直接联系。将一、二次绕组共用部分的绕组称为公共绕组。下面以降压自耦变压器为例分析其工作原理。,2自耦变压器的电压比,3自耦变压器的变流公式,4自耦变压器的输出视在功率（即容量）为,5种类：自耦变压器有单相和三相两种。一般三相自耦变压器采用星形接法。图1-21为三相自耦变压器原理图。如果将自耦变压器的抽头做成滑动触头，就成为自耦调压器，常用于调节试验电压的大小。图1-22为常用的环形铁心单相自耦调压器原理图。,仪器用互感器：供测量用的变压器。可分为电压互感器和电流互感器。（一）电压互感器1电压互感器：实质上是一个降压变压器。下图为电压互感器
11、原理图。,二、仪器用互感器,它的一次绕组N1匝数很多，直接并接在被测的高压线路上，二次统组N2匝数较少，接电压表或其他仪表的电压线圈。2使用电压互感器时，应注意以下几点：l）电压互感器在运行时二次绕组绝不允许短路，否则短路电流很大，会将互感器烧坏。为此在电压互感器二次侧电路中应串联熔断器作短路保护。2）电压互感器的铁心和二次绕组的一端必须可靠接地，以防一次高压绕组绝缘损坏时，铁心和二次绕组带上高电压而触电。3）电压互感器有一定的额定容量，使用时不宜接过多的仪表，否则将影响互感器的准确度。,（二）电流互感器1电流互感器：一次绕组匝数NI很少，一般只有一匝到几匝；二次绕组匝数很多。使用时一次绕组串
12、接在被测线路中，流过被测电流，而二次绕组与电流表或仪表的电流线圈构成闭合回路，如下图所示。,由于电流互感器二次绕组所接仪表阻抗很小，二次绕组相当于短路，因此电流互感器运行情况相当于变压器短路运行状态。,2使用电流互感器时，应注意以下几点：1）电流互感器运行时二次绕组绝不许开路。电流互感器的二次绕组电路中绝不允许装熔断器。在运行中若要拆下电流表，应先将二次绕组短路后再进行。2）电流互感器的铁心和二次绕组的一端必须可靠接地。以免绝缘损坏时，高压侧电压传到低压则，危及仪表及人身安全。3）电流表内阻抗应很小，否则影响测量精度。,精品课件！,精品课件！,三、弧焊变压器 弧焊变压器实质上是一台特殊的降压变压器。1对弧焊变压器提出以下要求：l）为保证容易起弧，空载电压应在6075V之间。2）负载运行时具有电压迅速下降的外特征，一般在额定负载时输出电压在30V左右。3）焊接电流可在一定范围内调节。4）短路电流不应过大，一般不超过额定电流的2倍，且焊接电流稳定。,2如何满足上述要求：弧焊变压器具有较大的电抗，且可以调节。为此弧焊变压器的一、二次绕组分装在两个铁心柱上。为获得电压迅速下降的外特性，以及弧焊电流可调，可采用串联可变电抗器法和磁分路法，由此滋生出带电抗器的弧焊变压器和带磁分路的弧焊变压器。,
