电机与拖动基础章.ppt

第4章 变压器 一、用途 变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，将一种电压等级的交流电能变换成同频率的另一种交流电压等级的电能。 第4章 变压器 三、分类 变压器的结构 变压器的主要结构部件有：铁心和绕组两个基本部分组成的器身，以及放置器身且盛满变压器油的油箱。此外，还有一些为确保变压器运行安全的辅助器件。图4.2为一台油浸式电力变压器外形图。 变压器的结构 (1) 铁心。构成变压器磁路的主要部分。为了减小交变磁通在铁心中引起的损耗，铁心通常用厚度为0.3 mm～0.5mm、表面具有绝缘膜的硅钢片叠装而成，分为铁心柱和铁轭两部分。图4.3所示的变压器，从外面看，线圈包围铁心柱，称为心式结构； 变压器的结构 (2) 绕组。构成变压器电路的主要部分。原、副边绕组一般用铜或铝的绝缘导线缠绕在铁心柱上。高压绕组电压高，为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁心，高压绕组则套装在低压绕组的外面。 只有绕组和铁心的变压器称为干式变压器。大容量变压器的器身放在盛有绝缘油的油箱中，这样的变压器称为油浸式变压器。 变压器的额定数据 按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称为变压器的额定值(或称为铭牌数据)，主要有： (1) 额定容量是变压器在正常运行时的视在功率，通常以SN来表示，单位为伏安(VA)或千伏安(kVA)。对于一般的变压器，原、副边的额定容量都设计成相等。 (2) 额定电压：在正常运行时，规定加在原边绕组上的电压，称为原边的额定电压，以U1N来表示；当副边绕组开路(即空载)，原边绕组加额定电压时，副边绕组的测量电压，即为副边额定电压，以U2N来表示。在三相变压器中，额定电压系指线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。 变压器的额定数据 (3) 额定电流：是指根据额定容量和额定电压计算出来的电流值。原、副边的额定电流分别用I1N、I2N来表示，单位为安(A)。 额定容量、额定电压和额定电流之间的关系为 单相变压器： SN = U1NI1N ? = U2NI2N ； 三相变压器： SN = √3?U1NI1N ? = √3 U2NI2N (4) 额定频率：我国以及大多数国家都规定fN=50Hz。 此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率、温升、绝缘等级等。 变压器的空载运行 一、空载运行时的电磁状况、各量正方向规定 (1) 一次侧相当于用电器。i0正方向与产生它的电压方向一致。 (2)磁通正方向与产生它们的电流符合右手螺旋定则。 (3)电动势正方向与产生它们的磁通符合右手螺旋定则，即e1与i0的正方向一致。 (4)二次侧相当于电源。 变压器的空载运行 变压器的空载运行 铁磁材料的磁化特性 铁磁材料（铁、镍、钴等）的μ比μ0大几千到几万倍。μ不是一个常数，用B-H曲线描述。 B-H曲线的特点： 1.具有磁滞特性 2.具有饱和性 空载（励磁）电流 1 饱和对励磁电流的影响 空载（励磁）电流 2 磁滞对励磁电流的影响 空载（励磁）电流 交变磁通在铁芯中感应电势，在铁芯中产生涡流及涡流损耗。涡流电流分量Ie由涡流引起的，与涡流损耗对应，Ie与-E1同相位。 由于磁路饱和、磁滞和涡流三者同时存在，激磁电流实际包含I?、Ih和Ie三个分量；又由于Ih和Ie同相位，合并称为铁耗电流分量，用IFe表示。 变压器的空载运行 变压器的空载运行 变压器的负载运行 一、负载运行时的电磁状况 (1)负载运行时，主磁路上存在两个磁动势，合成磁动势产生磁通。 变压器的负载运行 二、基本方程式 (1) 磁动势平衡方程式 变压器的负载运行 (2) 电动势平衡方程式 变压器的负载运行 变压器的负载运行 变压器参数的试验测定 励磁阻抗Zm与铁心的饱和程度有关，电压超过额定值越多，饱和程度越高，Zm越小。常用的励磁阻抗为对应于额定电压下所测的Zm。 变压器参数的试验测定 短路试验中，短路电压很小，励磁电流很小。 变压器参数的试验测定 短路试验中，把绕组电流达到额定值时，加在原边绕组两端的电压称为额定短路电压，UkN=I1NZk。一般用标幺值来表示。 变压器参数的试验测定 额定短路电压，UkN=I1NZk75°C。标幺值来表示为： 变压器的运行特性 当所带负载呈容性时 外特性呈上翘的特性。 变压器的运行特性 变压器的运行特性 变压器的运行特性 三相变压器 三相变压器 三相变压器 三相变压器 三相变压器 三相变压器 三相变压器 自耦变压器 自耦变压器 仪用互感器 仪用互感器 第1章 绪论 第1章 绪论 三相组式变压器——三相磁路彼此无关联 一、三相变压器的磁路系统 三相心式变压器——三相磁路彼此有关联 二、三相变压器的电路系统——绕组联结组 1、变压器的端头标号 末