电力变压器工作原理.ppt

第3章电力变压器 教学要求 1 了解变压器的用途 分类 2 了解变压器的主要结构 3 掌握变压器的基本工作原理 4 掌握变压器的额定参数 3 1变压器的用途及结构 在输电过程中 电压必须进行调整 3 1 1变压器的用途及分类 在我们使用的各种用电器中 所需的电源电压各不相同 而日常照明电路的电压是220V 那么如何解决这一问题呢 生活中需要各种电压 需改变电压 以适应各种不同电压的需要 变压器分类 街头变压器 各式变压器 可拆式变压器 变电站的大型变压器 形形色色的变压器 按相数分 单相变压器 三相变压器 按铁心形式分 干式变压器 油浸式变压器 按冷却介质分 强迫油循环电力变压器 3 1 2变压器的构造 构造 1 铁芯 2 绕组 3 冷却装置及其他附件 3 1 2变压器的构造 为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗 铁芯用厚度为0 3 0 5mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸 并在表面涂厚为0 01 0 13mm的绝缘漆 烘干后按一定规则叠装而成 由于硅钢片比普通钢的电阻串大 因此利用硅钢片制成的铁芯可以进一步减小涡流损耗 1 铁芯 3 1 2变压器的构造 电路的组成部分 用纸包 纱包或漆包的绝缘扁线或圆线绕成 感应电势 通过电流 实现机电能量转换 不同容量 不同电压等级的电力变压器 绕组形式也不一样 一般电力变压器中常采用同芯式和交叠式两种结构形式 2 绕组 3 1 2变压器的构造 同芯式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁芯上 一般是将低压绕组放在里边 高压绕组套在外边 以便绝缘处理 但大容量输出电流很大的电力变压器 低压绕组引出线的工艺复杂 往往把低压绕组放在高压绕组的外面 同芯式绕组 优点 结构简单 绕制方便 3 1 2变压器的构造 在同一铁芯上 高压绕组 低压绕组交替排列 间隙聚焦多 绝缘较复杂 包扎工作量较大 交叠式绕组 优点 力学性能较好 引出线的布置和焊接比较方便 漏电抗较小 一般用于电压为35KV及以下的电炉变压器中 3 1 2变压器的构造 3 冷却装置及其附件 油浸式电力变压器 器身 油箱 冷却装置 保护装置 出线装置 铁芯 绕组 绝缘结构 引线 分接开关 油箱本体 箱盖 箱壁 箱底 和附件 放油阀门 油样活门 接地螺栓 铭牌 散热器和冷却器 储油柜 油枕 油位表 防爆管 安全气道 吸湿器 呼吸器 温度计 净油器 气体继电器 瓦斯继电器 高压套管 低压套管 3 1 2变压器的构造 冷却装置作用 铁心和绕组组成变压器的器身 器身放置在装有变压器油的油箱内 在油浸变压器中 变压器油既是绝缘介质 又是冷却介质 1 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 3 1 3变压器的名牌和额定值 3 1 3变压器的名牌和额定值 3 1 3变压器的名牌和额定值 2 额定容量指在额定状态下变压器的视在功率 额定容量以伏安 VA 千伏安 KVA 或兆伏安 MVA 为单位 对三相变压器 额定容量指三相的总容量 3 额定电压以伏 V 或千伏 kV 为单位 对三相变压器 额定电压指线电压 4 额定电流以安 A 或千安 kA 为单位 对三相变压器 额定电压指线电流 5 额定频率以赫兹 Hz 为单位 我国额定工频为50Hz 变压器通过闭合铁芯 利用互感现象实现了 电能 磁场能 电能转化 U1 I1 变化的磁场 U2 I2 思考 若给原线圈接直流电压U1 副线圈电压U2 互感现象 3 2变压器的工作原理 原 副线圈中产生的感应电动势分别是 E1 n1 t E2 n2 t 若不考虑原副线圈的内阻有U1 E1U2 E2 1 n2 n1U2 U1 升压变压器 2 n2 n1U2 U1 降压变压器 实验和理论分析都表明 理想变压器原 副线圈的电压跟它们的匝数成正比 理想变压器输入功率等于输出功率 即 U1I1 U2I2 P入 P出 理想变压器原 副线圈的电流跟它们的匝数成反比 此公式只适用于一个副线圈的变压器 3 5特殊变压器 1 自耦变压器2 仪用互感器3 电焊变压器 1 演变过程 把普通双绕组变压器的高压绕组和低压绕组串联连接 便构成一台自耦变压器 3 5 1自耦变压器 不仅省了一个低压绕组 而且还保留的一个绕组之匝数部分通过的电流值小 用料减少 铜损耗减小 重量减轻 体积缩小 2 原理分析 变比 磁势平衡式 电流关系 总容量 实验室常用作调压器用 3 主要优缺点 1 优点 当额定容量相同时 自耦变压器与双绕组变压器相比 其单位量所消耗的材料少 变压器的体积小 造价低 而且铜耗和铁耗也小 因而效率高 2 缺点 由于自耦变压器原 副边绕组之间有直接电的联系 高压边的高电位会传导到低压边 因此低压边须用与高压边同样等级的绝缘和过压安全保护装置 三相自耦变压器中性点必须可靠接地 否则当出现单相短路故障时 另外两相的低压边会引起过电压 危及用电设备 限制了自耦变压器的使用范围 电压互感器和电流互感器又称仪用互感器 是电力系统中使用的测量设备 其工作原理与变压器基本相同 使用互感器的目的是 1 与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压 大电流 2 使测量回路与被测回路隔离 以保障工作人员和测试设备的安全 3 为各类继电保护和控制系统提供控制信号 3 5 2仪用互感器 1 电压互感器 忽略电阻漏抗时测量误差包括 数值误差相位误差准确级别 0 1 0 2 0 5 1 3 1 原理分析 3 5 2仪用互感器 2 使用注意点 1 次级不能短路 否则会产生很大的短路电流 烧坏电压互感器 2 初 次级安装熔断器 3 注意安全 铁心和次级绕组可靠接地 2 电流互感器 3 5 2仪用互感器 忽略励磁电流时 测量误差包括 数值误差相位误差准确级别 0 1 0 2 0 5 1 3 10 1 原理分析 2 使用注意点次级不能开路 否则在次级端会产生很大的电压造成危险 次级安装保护开关 不测量时次级闭路 注意安全 铁心和次级绕组可靠接地 3 5 3电焊变压器 1 原理分析 外加电抗器式电焊变压器是在一台降压变压器的二次侧输出端再