河北科技大学：《电机学》课程教学资源（PPT课件）第二章 变压器

第二章变压器 变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应将一种电压 等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能 2.1变压器的基本结构和额定值 2.2单相变压器的空载运行 2.3单相变压器的负载运行 2.4变压器基本方程、等效电路和相量图 5变压器的参数测定 2.6三相变压器变压器的运行特性 2.7标么值三相变压器 2.8变压器的运行特性 2.9变压器的并联运行 退出

2.1 变压器的基本结构和额定值 2.2 单相变压器的空载运行 2.3 单相变压器的负载运行 2.4 变压器基本方程、等效电路和相量图 2.5变压器的参数测定 2.6三相变压器变压器的运行特性 2.7标么值三相变压器 2.8变压器的运行特性 变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压 等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能. 2.9变压器的并联运行 第二章 变压器

2.1变压器的基本工作原理和结构 2.1.1基本工作原理和分类 、基本工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的 1 N 两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在 次绕组中加上交变电压,产生交链一、二次绕 组的交变磁通,在两绕组中分别感应电动势 dt 只要一、二 e2abz2次绕组的匝数不 同,就能达到改 L2变压的目的 02 退出

2.1 变压器的基本工作原理和结构 2.1.1 基本工作原理和分类 一、基本工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的 两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一 次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕 组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。 u1 1 e 2 e u2 1 i 2 i  U1 U2 u1 u2 ZL dt d e N dt d e N  = −  = − 2 2 1 1 只要一、二 次绕组的匝数不 同，就能达到改 变压的目的

二、分类 按用途分:电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分:单绕组(自耦)变压器、双绕组变压器、三 绕组变压器和多绕组变压器 按相数分:单相变压器、三相变压器和多相变压器 按铁心结构分:心式变压器和壳式变压器 按调压方式分:无励磁调压变压器和有载调压变压器 按冷却介质和冷却方式分:干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。 退出

二、分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三 绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器

2.1.2基本结构 铁心 变压器的主磁路,为了提高导磁性能和减少铁损,用0.35m 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 、绕组 变压器的电路,一般用绝缘铜线或铝线绕制而成 三、油箱 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质, 又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子(散热器或冷却器) 四、绝缘套管 将线圈的高、低压引线引到箱外,是引线对地的绝缘,担负着 固定的作用。 此外,还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器 退出

2.1.2 基本结构 一、铁心 变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质， 又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着 固定的作用。 二、绕组 三、油箱 四、绝缘套管 此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器

2.1.3型号与额定值 、型号 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式 等内容,表示方法为 早早/xx 绕组耦合方式 高压侧额定电压等级V 相数 额定容量SN(kVA) 冷却方式 调压方式 绕组数 绕组导线材质 如0 SFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有 载调压,额定容量250000kVA,高压额定电压220kV电力变压器 退出

2.1.3 型号与额定值 一、型号 型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式 等内容，表示方法为 如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有 载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器

额定值 额定容量SX(kV4) 额定电流/1和2N(A 指铭牌规定的额定使用条指在额定容量下,允许长期通过的额定 件下所能输出的视在功率。电流。在三相变压器中指的是线电流 额定电压U1和U2(k)指长期运行时所能承受的工作电压 U是指加在一次侧的额定电压,U2是指一次侧加 U1N,二次的开路电压对三相变压器指的是线电压 三者关系:单相:SN=U1l1N=U2l2N 三相:S=√3U IN IN 2N12N 此外,额定值还有额定频率、效率、温升等 退出

二、额定值 三者关系： N N N N N N N N N N : S U I U I : S U I U I 1 1 2 2 1 1 2 2 = 3 = 3 = = 三相 单相 此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。 U U ( k V ) 额定电压 1N和 2N 指长期运行时所能承受的工作电压 U , . . U ,U 1 N 1 N N 二次的开路电压对三相变压器指的是线电压 是指加在一次侧的额定电压 2 是指一次侧加 S ( kVA) 额定容量 N 指铭牌规定的额定使用条 件下所能输出的视在功率。 I I ( A) 额定电流 1N和 2N 指在额定容量下，允许长期通过的额定 电流。在三相变压器中指的是线电流

2.2单相变压器的空载运行 2.2.1电磁关系 、空载运行时的物理情况 E 2 2 (D U1 IR 退出

2.2.1 电磁关系 一、空载运行时的物理情况 U1  E1  E1  U20  0 I  ( ) 2 I  1  U1 U2 u1 u2 0  E2  0 R1 I  U1  0 I  0 0 N1 F I   = E1  0  1  E1  E2  2.2 单相变压器的空载运行

主磁通与漏磁通的区别 1)性质上:Φ与1成非线性关系:o与1成线性关系; 2)数量上:Φ占99%以上,仅占1%以下; 3)作用上:Φ起传递能量的作用,Φσ起漏抗压降作用 各电磁量参考方向的规定 强调:磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则;电动势与感 应它的磁通之间符合右手螺旋定则 退出

主磁通与漏磁通的区别 二、各电磁量参考方向的规定 强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感 应它的磁通之间符合右手螺旋定则。 1）性质上： 与 成非线性关系； 与 成线性关系； 2）数量上： 占99%以上， 仅占1%以下； 3）作用上： 起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。 0 0 0 I 0 I 1 1 0 1

、感应电动势分析 1、主磁通感应的电动势——主电动势 设 ①。=d,snOt c N,=2 yfn pm sin( ot-90)=EIm sin( at90) t 有效值E1=444NΦn 相量E1=-j444Nbn 可见,当主磁通按正弦规律变化时,所产生的一次主电动势 也按正弦规律变化,时间相位上滞后主磁魎。。主电动势的大小 与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。 同理,二次主电动势也有同样的结论 退出

三、感应电动势分析 1、主磁通感应的电动势——主电动势 t 设 0 = m sin  2 sin( 90 ) sin( 90 ) 0 1 0 1 0 1 1 =  − = −  = − f N t E t dt d 则 e N  m  m  m 有效值 E1 = 4.44 fN1  m E  = − j fN   1 44 1 相量 4. 同理，二次主电动势也有同样的结论。 可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势 也按正弦规律变化，时间相位上滞后主磁通 。主电动势的大小 与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。 0 90

2、漏磁通感应的电动势——漏电动势 根据主电动势的分析方法,同样有 E,=4.44fN,d 1lg lo j444N1 lom 漏电动势也可以用漏抗压降来表示,即 a10 由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为常 数,所以漏电抗X1很小且为常数,它不随电源电压负载情况而变 退出

2、漏磁通感应的电动势——漏电动势 漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即 根据主电动势的分析方法，同样有 m E1 j 44 fN1 1  = − 4.   1 44 1 1 E = 4. fN  1 1 0 0 X1 E j L I jI  = −  = −     由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为常 数,所以漏电抗 很小且为常数,它不随电源电压负载情况而变. X1