船舶电气设备及系统-大连海事大学+第02章+变压器.ppt

第2章变压器，2.1变压器基本结构和铭牌数据2.2变压器工作原理和运行特性2.3三相变压器2.4自耦变压器和仪表变压器，内容介绍，本章主要介绍变压器的基本结构和基本工作原理，通过对变压器的变换、变换器和变换阻抗的分析，以获得关于变压器运行和应用的基本理论和知识。2.1、变压器应用，变压器基本结构及铭牌数据，变压器的结构，a .铁心变压器，b .外壳变压器，三相变压器，最大输电容量的额定容量。(额定视在功率)，(理想单相双绕组)，变压器铭牌数据，(理想三相双绕组)，额定电压变压器二次侧开路(空载)时一次和二次绕组允许电压值。额定电流互感器满负荷运行时，原、二次绕组允许电流值。变压器：的几个功率之间的关系，初级输入功率：输出功率：容量：容量，输出功率P2，初级输入功率P1输出功率P2，注：变压器接入交流电源u1的工作原理和工作特性，变压器2.2.1的空载运行和变压器变换原理，(e，方向符合右手定则)，根据交流磁路分析，可以得出：U1E1，U2E2，结论：改变匝数比可以改变输出电压。k是转换比，Ku是转换比。上述分析忽略了次要因素。进行定量分析和计算时，还应考虑以下因素：(1)原次级绕组的导线电阻r1和r2引起的电压降。由于电阻值小，当要求不高时可以忽略。磁通量泄漏的存在。主要是通过空气等。它的渗透性是恒定的。因此， 1与空载励磁电流I0成正比，其比例系数为漏电感L1，感抗为X1。由于感应电势电流是正弦的，并且用相量表示为：主磁通量：泄漏通量，引入X1的目的可以反映电路中泄漏感应电势E1的压缩减小。铁芯的磁滞和涡流损耗。它是励磁期间电流I0的有效分量的一部分。E1以电压降的形式表示：Xm励磁电抗是表征铁芯磁化性能的集中参数rm励磁电阻，反映磁滞和涡流引起的有功损耗。由于铁磁材料的饱和特性，它们的磁导率不是常数，所以Xm和rm不是常数，并且随着饱和度的增加而减小。一般来说，一次电压基本上是恒定的，Xm和rm的值可以认为基本上没有变化。基于上述因素，变压器初级侧的电压方程为：变压器的激励阻抗，Xrm通常由Xm决定。初级绕组的泄漏阻抗是一个小值的常数。如果忽略不计，E1 U1与2.2.2变压器的负载运行和磁势平衡关系，一次侧接电源电压，而二次侧接负载，在二次侧感应电动势的作用下，二次绕组中有负载电流，负载电流随负载的变化而变化。此时，变压器被称为负载运行。1)磁势的平衡，变压器运行时，二次电流也产生磁势，并作用在同一铁芯上，所以在负载运行时，铁芯中的磁通由一次磁势和二次磁势共同作用。忽略次要因素，E1U1，当U1不变时，铁芯主磁通 m近似不变。空载磁势，I1由两部分组成；1.主磁通量的空载电流分量I02(N2/N1)I2被保持以抵消负载变化时次级侧电流的去磁效应。当次级侧电流增加时，初级侧电流也增加。通过电磁作用，变压器将电能从一次侧传输到二次侧。(2)等效电路和电压平衡关系。通过整合变压器负荷运行的物理过程，建立了一套基本方程和相应的一次、二次等效电路(2)变压器转换和等效电路的简化。变压器转换是在不改变变压器中磁势平衡关系和能量转移等物理过程的前提下，将二次侧的各量(或一次侧至二次侧的各量)等效变换到一次侧，便于分析和计算。2)变压器转换和简化等效电路，当I1I0时，一般可以忽略I0，可以认为Zm是无穷大和开路，可以改为右边。使用该电路来分析和计算变压器的运行将是简单和直观的。2.2.3变压器的运行特性，变压器的效率，因为变压器中没有旋转部分，能量传递过程中的损耗主要是铜损耗和铁损耗两部分，一般效率很高，大部分在95%以上，大型变压器的效率可以达到99%以上。变压器的外部特性，一次侧加额定电压，二次侧负载功率因数cos2为常数，二次侧端电压与负载电流变化的关系，即U2=(I2)，电压变化率，变压器电压变化率一般很小，约为4% 6%。变压器短路电压和短路阻抗，短路阻抗可以通过变压器短路试验来测量，二次绕组短路时，一次绕组的电压，从零开始逐渐增加，直到绕组中的电流达到额定值(二次电流也达到额定值)。测量每个数量。Uk是测试中电流达到额定值时的主电压值，称为短路电压。变压器的短路电压是衡量变压器短路特性的重要参数。考虑到运行性能，要求短路电压较小，即开路阻抗较小，变压器的电压变化率较小。然而，从限制变压器短路电流的角度来看，希望当变压器意外短路时，大的短路电压可以使短路电路变小。一般为5%-10%U1N。当变压器并联运行时，为了保证变压器之间无环流和合理的负荷分配，要求每个变压器的短路电压和短路阻抗的相对值相等。变压器的电流转换功能、阻抗转换功能和转换原理。结论：初级和次级侧电流与匝数成反比。由于变压器本身的功率损耗很小，初级和次级的伏安功率大致相等。也就是说，U1I1U2I2,K是变换比，Ki变换比，变压器变换和阻抗变换，阻抗变换原理，从一次侧等效：结论：变压器一次侧等效负载是二次侧负载乘以变换比的平方。变压器的基本变换功能：可变阻抗：电子电路中的阻抗匹配(如喇叭的输出变压器)，可变电压：电力系统，可变电流：电流互感器，2.3三相变压器，2.3.1三相电压变换，三相组合变压器，三相变压器，“V”型接线的三相变压器，三个单相变压器连接成三角形/型接线的三相变压器组。当其中一个变压器出现故障或需要维护时，其余两个变压器可以连接形成一个开放的三角形(即电压/电压)，并且仍然可以继续向三相负载供电。为对称三相负载供电的允许容量为，变压器的利用系数为，两台变压器的额定容量为，最大允许供电容量为额定容量的58 %/和(a)、(b)、(c)，2.3.2变压器一、二次绕组同名端、瞬时极性、同极性端标记、同极性端测量法、同极性端测量法，1)交流法，连接两个线圈的任意两端(X-x)，然后施加小电压，测量：表示A和A或X和X是相同极性的端子。表示a和x或x和a具有相同的极性；如果，如果，2)直流法，增加时设置K闭合。由感应电流产生的“”2.2.3三相变压器接线组、三相变压器接线、三相变压器Y/Y接线、三相变压器Y/Y接线、三相变压器Y/接线、三相变压器Y/接线、三相变压器Y/接线组。在单相变压器中，如果一次或二次绕组的头端和尾端发生切换(或其中一个绕组的绕组方向发生变化)，则同名端的连接也会发生变化，这样在以一次电压为参考相量的情况下，二次电压将与原电压相反。三相变压器的连接组在三相绕组连接时可分为星形或三角形两种不同的连接方式。因此，对于三相变压器和三相组合变压器来说，由于头端和尾端的标记不同，一次绕组和二次绕组的星形和三角形连接方式不同，三相变压器的一次侧和二次侧的对应相产生各种相位差，形成三相变压器的各种连接组，分别用相应的符号表示。如yy0、Dyn11、YNd5、Yy0连接等。符号中的大(小)字母Y、D(y、D)分别表示高(低)电压侧三相绕组的星形或三角形连接，N(n)表示星形连接与中性线连接；后续数字0、5、11等。当高压侧相电压相量指向12点钟位置时，指示低压侧相电压相量指示的时钟位置。该图显示了Dy11和YNd5连接组的接线和相应的矢量图。2.3.2、自耦变压器和仪表变压器，在使用时，改变滑动端的位置，可以得到不同的输出电压。实验室使用的调压器就是根据这一原理制造的。注意：不得切换一次侧和二次侧以防止变压器损坏。随着n变小，磁通量增加，电流迅速增加。1)电压互感器，2.3.2仪表互感器，用：(1)扩大测量仪表的测量范围；(2)将测量仪器与高压电路绝缘。电压互感器高压侧的额定电压有许多不同的规格，而低压侧一般为100伏2。铁芯和低压绕组的一端接地，以防止发生绝缘损耗时二次侧出现高压。注：测量电压=电压表读数n1/N2，1。次级侧不能短路以防止过电流；2)电流互感器与电压互感器一样，电流互感器一次侧额定电流(即测量电流)有不同的等级，而二次侧一般为5A或1A。这是一种恒磁势电器。测量电流=电流表读数N2/N1，2。铁芯和低压绕组的一端接地，以防止绝缘损坏时二次侧过电压。1。次级侧不能打开以防止高电压；注意：钳形电流表，钳形电流表是