第3章变压器精要.ppt

电机学 3.1 变压器概述 3.1.1 变压器的用途 (1)电力系统中的应用 发电机发出的交流电通过升压变压器升压到100KV～750KV后，经高压输电线路到达用电地区，通过降压变压器将电压降低，一般降低为10KV，再送到各用户使用。而各用电设备所需要的电压等级也不尽相同，如大型动力设备需要10KV，6KV电压，而小型动力设备和照明设备一般是380V和220V。 2. 其它用途 电炉变压器，专给炼钢炉供电； 整流变压器，大型电解电镀、直流电力机车供电。 煤矿井下的特种变压器。 用于交流电能测量的各种仪用互感器。 实验室中使用的调压器。 3.1.2 变压器的分类 调压器（自耦变压器） 3.1.3 变压器的基本结构 油浸式 1. 变压器铁心的结构与特点 铁心是变压器的磁路，为了减少交变磁通在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗，变压器铁心由厚度为0.27mm、0.3mm、0.35mm的冷轧高硅钢片叠装而成。 根据结构型式和工艺特点，变压器铁心可分为叠片式和渐开线式两种 2. 变压器绕组的形式与特点 绕组是变压器的电路部分，由包有绝缘材料的铜(或铝)导线绕制而成。 装配时低压绕组靠着铁心，高压绕组套在低压绕组外面，高低压绕组间设置有油道(或气道)，以加强绝缘和散热。将绕组装配到铁心上成为器身。 高压绕组匝数多，导线细； 低压绕组匝数少，导线粗。 3．其它附件 油箱： 除了干式变压器以外，电力变压器的器身都放在油箱中，箱内充满变压器油，其目的是提高绝缘强度(因变压器油绝缘性能比空气好)、加强散热。 3．其它附件 绝缘套管： 当变压器绕组的引线引到油箱外部时，则需用绝缘套管，必须经过绝缘套管，以使高压引线和接地的油箱绝缘。绝缘套管一般是瓷质的。 储油柜和气体继电器 当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。 3.1.4 变压器的型号和额定值 S9-1250/10表示三相设计序号为9、额定容量为1250kV·A、高压绕组额定电压为10kV级的电力变压器。 额定值： 3. 额定容量SN 3.2.3 变压器空载运行时各物理量之间的关系 主磁通在一次绕组（匝数N1）,二次绕组（匝数N2）中感应电动势的瞬时值为： e1=－N1dΦ／dt e2=－N2dΦ／dt 下面我们定量分析感应电动势的瞬时值 一次绕组感应电动势瞬时值e1=－N1dΦ／dt 同理写出二次绕组感应电动势的有效值和复数形式 漏磁通 在一次侧绕组中产生的漏磁感应电动势为： 定义漏电感 3.2.4 变压器空载运行时的电压平衡方程式 假定的正方向下，根据基尔霍夫第二定律可得一次侧电压平衡方程式 3.2.5 变压器的空载电流和励磁电流 实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。 空载电流与主磁通的相量关系 若忽略一次侧漏阻抗 3.2.6 变压器空载运行时的等效电路与相量图 变压器空载相量图 3.3 变压器的负载运行 变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式，称为变压器的负载运行方式。 3.3.1 负载运行时的物理过程 两个漏磁通分别在一、二次绕组中感应漏磁电动势可用漏抗压降形式来表示 ： 3.3.2 磁动势平衡方程式 在负载运行时，变压器一次电流有两个分量：一个是励磁电流（又称激磁电流），用于建立变压器铁芯中的主磁通；另一个是负载分量用于建立磁动势去抵消二次侧磁动势 3.3.3 负载运行时的电压平衡方程式 3.3.4 绕组的折算 原因：由于变压器一、二次绕组的匝数不相等这给比较或计算变压器的性能和绘制相量图时增加了困难，尤其是当变比较大时更加突出。若设法将两个绕组折算成同样的匝数，使，这样，就可以把一、二次绕组联成一个等效电路，从而大大简化变压器的分析计算。 原则：折算前后变压器的磁动势、功率、损耗等都必须保持不变。 习惯：将二次绕组折算到一次侧 1.二次绕组电流的折算 2.二次绕组电动势的折算 3.阻抗的折算 4.二次侧电压的折算 根据二次侧电压平衡方程式，折算后的二次侧电压值仍应等于折算后的二次绕组的感应电动势减去折算后二次侧的漏阻抗压降 折算规律总结： 把二次侧各物理量折算到一次侧时，凡是单位为V的量折算值等于原值乘以变比k，凡是单位为A的量折算值等于原值除以变比k，凡是单位为?的量折算值等于原值乘以变比k的平方。 功率因数和输出功率折算前后不变。 折算前后方程式组比较： 3.3.5 绕组的折算后变压器的等效电路 简化的Г型等效电路 Г型等效电路的进一步简化 3.3.6 绕组的折算后变压器的相量图 3.4 变压器的参数测定 求解变压器的运行性能时，需事先知道变压器的一些参数。 下面介绍通过空载和短路试验的方法求取变压器：