电工学第五章第一节变压器.ppt

5-1 变压器,第五章 变压器与三相异步电动机,发电厂的升压 变压器,居民区的降压 变压器,1. 变压器的作用,变压器是一种静止的电气设备， 根据电磁感应原理，将一种形态（电压、电流、相数）的交流电能， 转换成另一种形态的交流电能。,电力变压器（升压、降压、配电）,特种变压器（电炉、整流）,仪用互感器（电压、电流互感器、脉冲变压器，阻抗匹配变压器）,实验用变压器（高压、调压）,也可按线圈数目、铁心结构、相数或变压器冷却方式划分,接触调压器,电源变压器,2. 变压器的结构,铁芯 是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁 轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35mm0.5mm厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。,小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面为阶梯形，这是为了充分利用空间。,变压器的主要结构：铁心和绕组。 铁心是变压器的磁路部分； 绕组是变压器的电路部分。,小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面为阶梯形，这是为了充分利用空间。,铁芯,硅钢片叠法,是变压器的电路部分， 采用铜线或铝线绕制而成， 原、副绕组同心套在铁芯柱 上。 为便于绝缘，一般低压绕 组在里，高压绕组在外，但 大容量的低压大电流变压 器，考虑到引出线工艺困 难，往往把低压绕组套在高 压绕组的外面。,三相干式变压器,绕组,1、示意图,(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成),(2)原线圈(初级线圈) 其匝数用n1表示与交变电源相连,(3)副线圈(次级线圈) 其匝数用n2表示与负载相连,原线圈,副线圈,铁芯,U1,U2,2、符号,问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？,3. 变压器的工作原理,原线圈 接交流电,在铁芯中产生变化的磁通量,在铁芯中产生变化的磁通量,副线圈 有交流电,原线圈产生感应电动势,副线圈产生感应电动势,变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 磁场能 电能 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2),问：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?,根据电磁感应定律则有：,式中k为变压器变比。,若忽略绕组内阻和漏磁通，原、副绕组端电压近似为：,理想变压器：,如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器称之为理想变压器。是物理学中的一种理想化模型。,理想变压器特点： （1）变压器铁芯内无漏磁。（2）原、副线圈不计内阻。 （无铜损、铁损、磁损）,1、电压变换（设加正弦交流电压）,有效值:,同 理：,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,2 电流变换,结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。,U1 = U2,由图可知：,结论： 变压器一次侧的等效阻抗，为二次侧所带负载的阻抗的n 2 倍。,阻抗变换,电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。,结论：接入变压器以后，信号源输出电流减小，而 负载获得的输出功率大大提高。,原因：满足了最大功率输出的条件：,4.1.4变压器铭牌数据和主要系列,每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。,电力变压器 产品型号 SL7315/10 产品编号 额定容量 315kVA 使用条件 户外式 额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN 额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4% 额定频率 50 Hz 器身吊重 765kg 相 数 三相 油 重 380kg 联接组别 Y yno 总 重 1525kg 制 造 厂 生产日期 电力变压器铭牌示意图,额定容量SN 它是变压器额定工作条件下输出能力的保 证值，是额定视在功率，单位：伏安（VA） 或千伏安（kVA）或兆伏安（MVA）。 一般容量在630kVA以下的为小型电力变 压器；8006300kVA的为中型电力变压器； 800063000kVA为大型电力变压器； 90000kVA及以上的为特大型电力变压器。,额定电压U1N/U2N 均指线值电压。原边额定电压U1N是指电 源加在原绕组上的额定电压；副边额定电压 U2N是指原边加额定电压副边空载时副绕组的 端电压，单位有：伏（V）或千伏（kV）。,额定电流I1N/I2N 均指线值电流。原、副边额定电流是指 在额定容量和额定电压时所长期允许通过的 电流，单位有：安（A） 额定频率fN 指工业用电频率，我国规定为50Hz。,各量之间关系,变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为：,单相变压器,三相变压器,变压器分类,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。,三相变压器,电力系统普遍采用三相供电制， 电力系统用的最多的是三相变压器。,变压器的联接组标号,星形联结,星形联结的三相绕组特 点：三个末端连接在一 起形成中性点，如果将 中性点引出，就形成了 三相四线制了，表示为 YN或yn。,变压器的联接组标号,三角形联结,三角形联结的三相绕组接法有两种。,自耦变压器 自耦变压器的特点是副绕组是原绕组的一部分，原、副绕组既有磁的耦合，又有电的联系。自耦变压器有单相和三相，有升压，也有降压。图所示为单相双绕组自耦变压器接线图。,其他用途变压器,互感器,1）电压互感器 电压互感器作用是将高电压降为低电压（一般额定值为100V）供电给测量仪表和继电器的电压线圈，使测量、继电保护回路与高压线路隔离，保证人员和设备的安全。电压互感器接线如图所示，原绕组并联在被测的高压线路上，副绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。由于副边所接的电压表等负载的阻抗很大，副边电流很小，电压互感器实际上相当于一台空载运行的双绕组降压变压器。,电压互感器,为了减少测量误差，设计时应尽量减小短路阻抗和励磁电流，当忽略漏阻抗压降时有： 式中ku为电压互感器的变压比。一般与电压互感器相配的电压表，已考虑变比的折算，所以从电压表上可直接读出实际的电压值。,电流互感器作用是将电路中流过的大电流变换成小电流（额定值为5A或1A）供电给测量仪表和继电器的电流线圈。电流互感器接线图如图所示，原绕组串在被测的高压线路中，副绕组与电流表、