电工学原理 第4章 变压器.ppt

变压器的分类 本章主要讨论电力变压器 本章主要内容 三相变压器的联接组别 变压器的联接组别表示变压器原、副绕组按一定接线方式联接时，一次线电压和二次线电压之间的相位关系。 我国采用时钟表示法来表示不同的联接组别，即把高压侧和低压侧的线电压相量作为时钟的长、短针，当长针固定指向12点时，短针所指的钟点就是联接组号。我们将时钟等分12格，每格为 ，从长短针相距的格数可得出初、次级绕组的相位关系。 下面我们以Y，yn0和D,yn11接线为例，来说明变压器联接组别的判定。 (b) 相量图 A X B Y C Z a x b y c z n (a) Y，yn0联接 判定方法： 1．将A(a)相 及 的A端与a端重合； 2．作原、副绕级各相电压及线电压 的相量图； 3．将 指向12点，看 与 的相对位置； 4．图中 与 同相，当 指向12点时，则 也指向12点，所以变压器为Y，yn0联接组别。 (b) 相量图 a x b y c z n (a) D，yn11联接 A X B Y C Z 图中当 指向12点时，则 指向11点，所以变压器为D，yn11联接组别。 电力变压器并联运行特点及条件 A B C a b c n A B C a b c n A B C a b c n 变压器并联运行接线图 变压器并联运行：将两台或两台以上变压器的原、副绕组相同标号的出线端分别并联到原边和副边的公共母线上，共同向负载供电的方式，称为变压器的并联运行。 并联运行的变压器应满足下列条件： 1．各台变压器的联接组别必须相同，否者在并列变压器二次线圈中，将会出现相当大的电压差，当变压器二次侧空载时，电路中也会出现很大的环流。 2．各台变压器的变比应基本相同，最大误差不超过0.5%。 3．负荷电压值相差不得超过?10%。 4．两台变压器的容量比不宜超过3：1。 4.4 特殊变压器 自耦变压器 自耦变压器原理结构图 Z N2 N1 + - + - 自耦变压器的特点是：副绕组是原绕组的一部分。因此，在原、副绕组之间不仅有磁的耦合，还有电的联系。 原、副绕组电压和电流之比与普通变压器相同，即： 调压器外形图 仍有阻抗变换关系，即从原边端口看进去的等效阻抗： Z N2 N1 + - + - 实验室中常用的调压器，就是一种可改变副绕组匝数的自耦变压器。 * * 第4章 变压器 变压器是一种利用磁路传递电能的设备。也就是说，变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递能量或传输信号的电器。 电力变压器的用途：把发电厂发出的电能经济地传输，合理地分配以及安全地使用。 功能：进行电压、电流和阻抗变换，但不变换频率。 4.1 交流铁心线圈电路分析 4.2 变压器的基本结构和工作原理 4.3 三相变压器及联接组别 4.4 特殊变压器 4.1 交流铁芯线圈电路分析 直流铁芯线圈由于是直流励磁，所以励磁电流I恒定，则磁通?也恒定，故无感应电动势e。 i N ? ?? u e e? R + - 4.1.1 电磁关系 电磁关系可表示如下： e为主磁感应电动势 e?为漏磁感应电动势 而铁芯线圈的主磁电感L不是常数。因此，铁芯线圈是一非线性电感元件。 电压平衡关系式 列线圈端电压方程式有： 因漏磁电势 和线圈电阻压降 都很小，若忽略不计 则有 设铁芯中主磁通为： 其中： i N ? ?? u e e? R + - 电路的功率 磁滞损耗 涡流损耗 功率因数： ，呈感性。 铜损可通过短路实验测得，铁损可通过空载实验测得。 实验证明，磁滞损耗能量与磁滞回线所包围的面积成正比；涡流损耗是交变的磁通在垂直于磁通方向的铁芯平面内产生了感应电流而造成的。 4.2 变 压 器 变压器的基本结构与工作原理 变压器是供用电系统中一种重要的电气设备，它是根据“动电生磁”和“磁动生电”的电磁感应原理制成的。各种变压器尽管用途不同，但基本结构相同，其主要部件是铁芯和绕组。 绕组：即线圈。小容量变压器的绕组多用高强度漆包线绕制，大容量变压器的绕组可用绝缘铜线或铝线绕制。 铁芯：主要作用是构成磁路。为了减少铁损，铁芯常用0.35~0.5mm厚、相互绝缘的硅钢片交错叠装而成。 按变压器铁芯和绕组结构形式的不同，分为芯式和壳式。芯式的结构特点是线圈包围铁芯，不需要专门的变压器外壳，常用于大容量的电力变压器中；壳式结构的特点是铁芯包围线圈，常用于小容量的特殊变压器中。 (a) 芯式 (b) 壳式 (c) 图形符号 Tr + - u1 N1 + -