《初级变压器》PPT课件.ppt

第十七单元变压器 P355 引述 输配电系统示意图 3 15 20kV 380V 220V 发电厂 工厂 概述 1 什么是变压器 变压器是一种通过电磁感应原理 将一种交流的电压 电流系统转换成相同频率的另一种交流的电压 电流系统 进行电能传递的静止的电气设备 概念 交流电 同频率 静止的 一 电流的磁效应及电磁感应定律 回顾 电磁感应定律 导体相对磁场作切割磁感线运动或者线圈中的磁通发生变化时 导体或线圈中就会产生感生电动势 当导体或线圈是闭合回路的一部分 就会产生感生电流 动电生磁 动磁生电 电流的磁效应 电流周围总是存在磁场 电流和磁场有着不可分割的联系 磁场总是伴随着电流而存在的 直流电周围存在的是稳衡磁场 交流电周围存在的是交变磁场 2 变压器的工作原理 二 线圈中磁通变化产生感生电动势 结论 当穿过线圈中的磁通量发生变化时 在线圈回路中就会产生感生电动势和感生电流 当磁铁插入线圈时 线圈中有电流流过 当磁铁拔出线圈时 线圈中也有电流流过 但方向与插入时相反 当磁铁静止在线圈时 线圈中没有电流流 三 法拉第电磁感应定律 1 内容 线圈的匝数 匝 N匝线圈的磁通变化量 Wb 磁通变化所需的时间 s 单匝线圈的磁通变化量 Wb 在时间内感应电动势的平均值 V 2 数学表达式 线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通变化的速度 即变化率 成正比 公式中的负号表示感应电流产生的磁通总是企图阻碍原磁通的变化 实际中判断感应电动势的方向还是楞次定律更方便 公式只用来计算感应电动势的大小 四 自感现象与互感现象 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 叫自感现象 1 自感现象 当一个线圈中电流变化 在另一个线圈中产生感应电动势的现象 称为互感现象 互感电动势 互感现象中产生的感应电动势 称为互感电动势 eM 2 互感现象 自感电动势 自感现象中产生的感应电动势 称为自感电动势 eL 互感系数与两线圈的结构 磁介质和相对位置有关 3 决定互感系数大小的因素 如图所示两个线圈完全耦合时 互感系数最大 如图所示两个线圈相互垂直时 互感系数最小 L1线圈磁感线与L2线圈截面平行 互感系数最小 M 0 L1线圈的磁感线同时穿过L2线圈 互感系数最大 四 软磁材料 硬磁材料 矩磁材料的磁滞回线 1 软磁材料 应用 硅钢片 变压器 电机 电磁铁的铁芯 铁氧体 非金属 作高频线圈的磁芯材料 特点 磁导率大 矫顽力小 容易磁化也容易去磁 磁滞回线包围面积小 磁滞损耗小 Hc 纯铁 硅钢坡莫合金 Fe Ni 铁氧体等 特点 剩余磁感应强度 剩磁 大 矫顽力大 不容易磁化 也不容易去磁 磁滞回线宽 磁滞损耗大 2 硬磁材料 应用 作永久磁铁永磁喇叭 钨钢 碳钢 铝镍钴合金 应用 用于记忆元件 当正脉冲产生H HC使磁芯呈 B状态 则负脉冲产生H HC使磁芯呈 B状态 构成了 0 与 1 二进制的两个状态 3 矩磁材料 特点 磁滞回线呈矩形状 Br BS Hc不大 锰镁铁氧体 锂锰铁氧体 五 涡流与涡流损耗 1 涡流的产生 当铁心线圈通过交流电流时 铁心内的交变磁通会产生感生电势 进而在铁心内引起环流 这些环流通常作涡流状流动 称为涡流 如图所示 2 涡流损耗 涡流使铁心发热引起的损耗 克服方法 为了减小涡流损耗 当线圈用于一般工频交流电时 可将0 35mm和0 5mm片间相互绝缘的硅钢片叠成铁心 如图所示 这样将涡流限制在较小的截面内流通 2 变压器的工作原理 电磁感应原理 动电生磁 动磁生电 3 变压器的作用 下页 a 改变电压 将一定数值的电压转换成同频率的另一数值的电压 b 改变电流 将一定数值的电流转换成同频率的另一数值的电流 c 阻抗变换 将一定数值的阻抗变换成另一数值的阻抗 d 改变相位 使输入 原边 与输出 副边 的相位不同 例电力变压器 例电流互感器 阻抗匹配 变压器的联接组别 3 变压器的作用 一 按用途分类 电力变压器 升压变压器 降压变压器 输配电用 特殊电源用变压器 电炉变压器 电焊变压器等 调压器 自耦变压器 感应变压器 仪用变压器 电压互感器 电流互感器 试验变压器 输出特高压以供设备耐压试验用 控制变压器 机床控制变压器等 通常容量很小 第一节变压器的种类 二 按绕组数分类 自耦变压器 次级绕组是初级绕组的一部分 双绕组变压器 三绕组变压器 可输入 或输出 两种电压 相当于两台变压器作用 多绕组变压器 见P366例17 2 按铁芯形式 按铁芯结构辐射形 渐开线等 三 按铁芯分类 按铁芯形式 按铁芯结构辐射形 渐开线等 心式 P359图17 3 铜包铁 下图 壳式 P359图17 4 铁包铜 左图中 1 铁芯柱2 上铁轭3 下铁轭4 5 高 外 低压 内 绕组 四 按相数分类 单相 三相 多相 五 按冷却方式分类 油浸式变压器油循环冷却 干式变压器空气流动冷却 充气式变压器用化学气体冷却 如六氟化硫 SF6 五 按冷却方式分类 油浸式变压器油循环冷却 干式变压器空气流动冷却 充气式变压器用化学气体冷却 如六氟化硫 SF6 第二节变压器的铭牌数据 P356 一 型号 三相 铝线 设计序号 额定容量KVA 高压侧额定电压KV 型号 由汉语拼音组成的基本代号 由短横线隔开 后两组数字 前一组表示额定容量后一组表示额定电压 1 额定电压 额定电压U1N U2N单位为V或者kV U1N为正常运行时一次侧应加的电压 U2N为一次侧加额定电压 二次侧处于空载状态时的电压 二 变压器的额定数据 三相变压器中 额定电压指的是线电压 2 额定电流 额定电流I1N I2N单位为A或者kA 是变压器正常运行时所能承担的电流 在三相变压器中均代表线电流 3 额定容量 额定容量SN单位为VA KVA MVASN为变压器的视在功率 通常把变压器一 二次侧的额定容量设计为相同 4 额定频率 单位为Hz fN 50Hz 5 温升 变压器在额定运行时允许超出周围的标准温度环境温度 40 C 的数值称为温升 温升取决于绝缘材料的等级 此外 铭牌上还会给出三相联接组以及相数m 阻抗电压Uk 型号 运行方式 冷却方式 重量等数据 此外 铭牌上还会给出三相联接组以及相数m 阻抗电压Uk 型号 运行方式 冷却方式 重量等数据 第三节变压器的基本结构 P358 一 三相电力变压器的结构 绕组是变压器的电路 铁心是变压器的磁路 二者构成变压器的电磁部分 变压器主要部件是绕组和铁心 型式 心式 铜包铁 壳式 铁包铜 材料 一般由0 35mm 0 5mm冷轧 也用热轧 硅钢片叠成 1 铁心 铁心结构图 铁心交叠 相邻层按不同方式交错叠放 将接缝错开 偶数层刚好压着奇数层的接缝 从而减少了磁阻 便于磁通流通 铁心交叠 相邻层按不同方式交错叠放 将接缝错开 偶数层刚好压着奇数层的接缝 从而减少了磁阻 便于磁通流通 壳式用在小容量变压器和电炉变压器 心式结构简单工艺简单 心式三相心式 多应用在电力变压器 2 绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成 绕组套装在变压器铁心柱上 低压绕组在内层 高压绕组套装在低压绕组外层 以便于绝缘 电力变压器结构图 除了电磁部分 还有油箱 冷却装置 绝缘套管 调压和保护装置等部件 变压器的结构 1 铭牌 2 信号式温度计 3 吸湿器 4 油标 5 储油柜 6 安全气道7 气体继电器 8 高压套管 9 低压套管 10 分接开关 11 油箱 12 放油阀门 13 器身 绕组和铁心 14 接地板 15 小车 为了加快散热 有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环 外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱 这些都是变压器的冷却装置 3 油 油箱 冷却 安全装置 变压器油起两个作用 在变压器绕组与绕组 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用 受热后产生对流 对变压器铁心和绕组起散热作用 油箱有许多散热油管 以增大散热面积 变压器的冷却 变压器油是一种矿物油 具有很好的绝缘性能 储油柜使变压器油与空气接触面变小 减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度 从而减缓了油的变质 11油箱 5储油柜 7气体继电器 6为安全气道 储油柜的作用 变压器运行时产生热量 使变压器油膨胀 并流进储油柜中 故障时 热量会使变压器油汽化 触动气体继电器发出报警信号或切断电源 如果是严重事故 变压器油大量汽化 油气冲破安全气道管口的密封玻璃 冲出变压器油箱 避免油箱爆裂 11油箱 5储油柜 7气体继电器 6为安全气道 变压器的故障保护 10分接开关 5储油柜 7气体继电器 6为安全气道 变压器的调压 8高压套管 9低压套管 7气体继电器 6为安全气道 变压器与外电路连接 变压器的故障保护气体继电器 安全气道 变压器的调压分接开关 变压器与外电路连接高压套管 低压套管 变压器结构 小结 基本结构 核心构件 铁心 绕组 变压器的冷却油箱 储油柜 油管 二 变压器的符号 复习题 4 变压器铁芯采用薄硅钢片制造的主要目