电机与电力拖动第四章变压器教材教学课件.pptx

第四章 变压器; 4.1 变压器的基本结构、工作原理及分类 一、变压器的基本结构 电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等，其中铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身。下图是油浸式电力变压器的结构图。 ;;简化图:;1、铁心和绕组：最主要的部 件，构成变压器的器身。 铁心：构成变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。 铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料——硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为0.35～0.5mm，两面涂以厚0.02～0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。; 铁心型式 ：心式、壳式和渐开线式等形式。 壳式结构的特点：铁心包围绕组的顶面、底面和侧面； 心式结构的特点：铁心柱被绕组包围。;壳式变压器;;绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成 。 一次绕组（原绕组）：输入电能 二次绕组（副绕组）：输出电能 一次和二次绕组通常套装在同一铁心柱上，具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。 ;; 2、其他部件：除器身外，典型的油浸式电力变压器中还有油箱、变压器油、绝缘套管及继电保护装置等部件。 ;二、变压器的工作原理;工作原理：;三、变压器的分类;2、按绕组数目分类:有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器； 3、按铁心结构分类：有心式变压器和壳式变压器； 4、按相数分类：有单相变压器、三相变压器和多相变压器； 5、按冷却介质和冷却方式分类：有油浸式变压器（包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器、充气式变压器。 ? ; 6、电力变压器按容量大小通常分为： 小型变压器（容量10～630kVA） 中型变压器（容量800～6300kVA） 大型变压器（容量8000～63000kVA） 特大型变压器（容量90000kVA及以上） ;四、额定值;额定电压U1N和U2N 正常运行时规定：加在一次侧的端电压??为变压器一次侧的额定电压U1N ； 二次侧的额定电压U2N 是指变压器一次侧加额定电压U1N时二次侧的空载电压； 额定电压以V或kV表示。对三相变压器，额定电压是指线电压。;额定电流I1N和I2N;额定频率 fN：我国工频50HZ。 除额定值外，变压器的相数、绕组连接方式及联结组别、短路电压、运行方式和冷却方式等均标注在铭牌上。 额定状态是变压器的理想工作状态，具有优良的性能，可长期工作。 ? ; 4.2 变压器的空载运行;变压器的空载运行;;主磁通和漏磁通的区别;二、正方向的规定 从理论上讲，正方向可以任意选择，因各物理量的变化规律是一定的，并不依正方向的选择不同而改变。但正方向规定不同，列出的电磁方程式和绘制的相量图也不同。在电机学科中通常按习惯方式规定正方向，称为惯例。具体原则如下： 1）在负载支路，电流的正方向与电压降的正方向一致，而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致； 2）磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则； 3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则。;电压u1 , u2的正方向表示电位降低，电动势e1 , e2的正方向表示电位升高； 在一次边，u1由首端指向末端，i1从首端流入； 当u1与i1同时为正或同时为负时，表示电功率从一次方输入，称为电动机惯例； 在二次方，u2和i2的正方向由e2的正方向决定，即i2沿e2的正方向流出。当u2和i2同时为正或同时为负时，电功率从二次方输出，称为发电机惯例。 ;三、空载时的电磁关系 1）电动势与磁通的关系： 设主磁通按正弦规律变化，即 Φ=Φmsinωt 根据电磁感应定律，一、二次绕组中感应电动势的瞬时值为 ： ;式中： ;2）电动势平衡方程式： 根据对正方向的规定，可以得到空载时电动势平衡方程式：;对于电力变压器，空载时一次绕组的漏阻抗压降I0Z1很小，其数值不超过U1的0.2%，将I0Z1忽略，则上式变成： ;3）变压器的变比： 一次、二次绕组的感应电动势E1和E2之比称为变压器的变比，用 K 表示，即: ;对于三相变压器，变比是指一次、二次侧相电动势之比，即额定相电压之比。 4）空载电流： 变压器空载运行时, i0 主要用来产生磁场，又称为励磁电流。 不考虑铁心损耗时，励磁电流是纯磁化电流，用 iμ来表示。由于磁路饱和现象，磁化电流 iμ与产生它的磁通Φ之间的关系是非