电机与电气控制技术（第2版）课件 项目三 变压器

项目三

变压器任务1单相变压器的性能测试任务2变压器同名端的判定任务3三相变压器联结组标号判定任务1

变压器的基本工作原理和结构知识目标：1.掌握变压器的主要结构（重点）2.掌握变压器的工作原理（重点、难点）3.了解变压器的应用和分类能力目标：1.能计算变压器的相关参数；2.能画出变压器的工作原理图。

项目三变压器

项目三变压器变压器是一种常见的、静止的电气设备，根据电磁感应原理，将一种交流电压和电流等级转变成同频率的另一种电压和电流等级。概述油浸式变压器干式变压器整流变压器电力机车用变压器电焊机用变压器变压器是一种传输电能或电信号的器件,在电力系统和电子线路中应用广泛。电力工业中常采用高压输电低压配电？任务1变压器的基本工作原理和结构一、变压器的应用和分类（一）变压器的应用变压器是一种传输电能或电信号的器件,在电力系统和电子线路中应用广泛。喇叭发出的声音太小了，你有什么办法吗？任务1变压器的基本工作原理和结构一、变压器的应用和分类（一）变压器的应用电子线路用变压器扩音机设备与喇叭之间接一个变阻抗的变压器扩音机设备与喇叭之间接一个变阻抗的变压器,为什么能够提高喇叭发出的声音呢？拓展：变压器的分类方式很多，最常见的是按照用途来分，可以分为：电力变压器、特种变压器，特种变压器又可以分为仪用变压器、整流变压器、电焊变压器、电子线路用变压器等等。（二）变压器的分类任务1变压器的基本工作原理和结构电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器、降压变压器、配电变压器等。

任务1变压器的基本工作原理和结构电炉变压器(专用)给电炉(如炼钢炉)供电

任务1变压器的基本工作原理和结构整流变压器(专用)

给直流电力机车供电任务1变压器的基本工作原理和结构电子变压器：用在电子线路中

任务1变压器的基本工作原理和结构仪用变压器：用在测量设备中

任务1变压器的基本工作原理和结构除了按以上的用途分类以外，变压器还可以按绕组数目/相数/铁心结构/调压方式/冷却方式等来分类。按绕组数目分：单绕组、双绕组、三绕组和多绕组变压器。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。任务1变压器的基本工作原理和结构变压器的主要结构：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。铁心的基本结构型式有心式和壳式两种，通常用0.35mm、0.5mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠制而成。1、铁心二、变压器的基本结构（视频）任务1变压器的基本工作原理和结构任务1变压器的基本工作原理和结构心式：绕组包围铁心，结构简单，工艺简单应用广泛壳式：铁心包围绕组，用在小容量变压器和电炉变压器交叠方式：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。任务1变压器的基本工作原理和结构2、绕组绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线、圆铜线或铝线在绕线模上绕制而成。有同心式和交叠式两种。单相和三相心式变压器任务1变压器的基本工作原理和结构任务1变压器的基本工作原理和结构油箱、储油柜、分接开关、绝缘套管等3、其它附件任务1变压器的基本工作原理和结构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；14-接地板；15-小车3.变压器的附件器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油受热后产生对流，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。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。任务1变压器的基本工作原理和结构三、变压器的铭牌和额定值1、变压器的型号

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。任务1变压器的基本工作原理和结构额定容量SN：额定工作状态下变压器的输出能力（视在功率），用伏安（VA）等表示。额定电压U1N/U2N:U1N是根据变压器绝缘强度和容许发热条件规定的一次绕组正常工作电压值；U2N是一次绕组加上额定电压，分接开关位于额定分接头时，二次绕组的开路即空载时副绕组的端电压。

额定电流I1N、I2N：变压器额定容量分别除以原、副边额定电压所计算出来的线电流值。

额定频率：按我国规定，工业用电50Hz。单相：三相：2、变压器的额定值任务1变压器的基本工作原理和结构

有一台SN=5000k·VA，U1N/U2N=10kV/6.3kV，Y，d联结的三相变压器，试求：(1)变压器的额定电压和额定电流；(2)变压器的额定相电压和额定相电流。例：简单的单相变压器：两个线圈没有电的直接联系，只有磁的耦合。原绕组（一次绕组或初级绕组）：两个线圈中接交流电源的线圈，其匝数为N1副绕组（二次绕组或次级绕组）：接到用电设备上的线圈，其匝数为N2交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内感应电动势。任务1变压器的基本工作原理和结构四、变压器的工作原理（视频）变压器原、副边电势之比及电压之比等于原、副边匝数之比。任务1变压器的基本工作原理和结构感应电动势主磁通按正弦规律，

m：主磁通的幅值；E1m：原绕组感应电动势的幅值。当主磁通按正弦规律变化时，原绕组中感应电动势也按正弦规律变化，但相位比主磁通落后900。原边电动势幅值：有效值：相量表示：副边绕组链接同一磁链，副边电动势幅值：有效值：相量表示：变压器中，原、副绕组电动势E1和E2之比称为变压器的变比k.由于.

对于三相变压器，变比指相电势之比。（1）变压器变电压的原理磁通势平衡方程式：（2）变压器变电流的原理负载运行时,忽略空载电流有:表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能变电压，同时也能变电流。（3）变压器变阻抗的原理

任务1-2变压器的参数测定一、测变比实验a按下启动按钮，将变压器低压线圈的外施电压调至50％额定电压左右。b.测量低压线圈电压Uax及高压线圈电压UAX并记录于表3-1。表3-1变压器变比的测定Uax（V）UAX（V）

任务1-2变压器的参数测定二、空载实验1、目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、铁损和励磁阻抗。2、接线图3、要求及分析1）低压侧加电压，高压侧开路；VWAV3、要求及分析5）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；6）若要得到高压侧参数，须折算(乘以k2）；7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；4）求出参数电压互感器和电流互感器

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。任务1-3仪用互感器1、电流互感器原边由1匝和几匝截面较大的导线构成。利用原、副边匝数不同，变成副边的小电流，送仪表电流线圈测量或控制。电流互感器电流互感器是一个近似短路运行的单相变压器。

I0很小电流互感器分级:0.2,0.5,1.0,3.0,10副边的额定电流规定为5A或1A。电流互感器在使用时应注意：1．在运行过程中绝对不允许副方开路。若副方开路，则原方电流全部成为励磁电流，使铁心中的磁通增大，铁心过分饱和，铁耗急剧增大，引起互感器发热。同时因副绕组匝数很多，将会感应出危险的高电压，危及操作人员和测量设备的安全；2．副方应可靠接地；3．副方回路阻抗不应超过规定值，以免增大误差。2、电压互感器

原边由多匝导线构成，接到被测的高电压上。利用原、副边匝数不同，把原边高电压变成副边的低电压，送仪表电流线圈测量或控制。电压互感器电压互感器线圈阻抗大，近似开路，近似一个开路运行的单相变压器。

电压互感器分级，0.2,0.5,1.0,3.0在使用电压互感器时应注意：1．副方不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组；2．副方应可靠接地；3．副方接入的阻抗不得小于规定值，以减小误差。任务2变压器同名端的判定（1）能熟悉判定变压器高、低压侧绕组；（2）能熟悉进行变压器同名端判定的线路连接，正确使用仪表；（3）能够根据实验数据正确判定变压器的同名端。一、变压器的极性直流电源的极性交流电源的极性直流电源两端的极性恒定不变。正弦交流电源两端只存在瞬时极性。而电位的高与低是相对的，极性也是相对的，可变的，暂时的，随时间而变化的。任务2变压器同名端的判定变压器绕组的极性——指变压器一次侧、二次侧绕组在同一磁通作用下所产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。

同名端的标记可用星号“*”或点“·”来表示，在互感器绕组上常用“＋”和“—”来表示（并不表示真正的正负意义）。

当电流流入(或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入(或流出）端称为同极性端。1.同极性端(同名端)变压器绕组的极性••AXax•AXax

或当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。增加+–+++–––同极性端和绕组的绕向有关。•正向串联

反向串联2.线圈的接法2.线圈的接法变压器绕组的极性联接

2－3变压器原一次侧有两个额定电压为110V的绕组：2.线圈的接法••1324••

联接

1－3，2－41324当电源电压为220V时：+–+–电源电压为110V时：变压器绕组的极性问题：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端再通电。答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消原因：电流很大烧毁变压器感应电势••1324

’+–二、变压器的极性判定1.观察法通过绕组实际绕向判定变压器同名端2.直流法

先用万用表电阻档将变压器的同一相绕组找出来.显然如果你找到的两头之间如果是同一个线圈的两头,那它一定是通路的或者说电阻是比较小的2.直流法

将其中任一个线圈的两头串接一个电池和开关，且任意假定一头是始端；万用表的两只表笔分别接另一个线圈的两端。接通开关的时候，记住“右黑正”即如果万用表表头指针向右偏转，黑表笔接的线圈的一端与原电池正极接的一端同名变压器绕组的极性

设S闭合时

增加。感应电动势的方向，阻止

的增加。如果S突然闭合。电流表正偏，则A-a为同极性端。结论：Xx电流表+_Aa+–S电流表反偏，则

A-x为同极性端。••AXax+_S+–变压器绕组的极性3.交流法把两个线圈的任意两端

(X-x)连接,然后在

AX上加一低电压uAX。测量：

若说明A与x

或X与a

是同极性端.若

说明A与a或X与x

为同极性端。

结论：VV+–aAXx

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。当三相变压器的原边和副边绕组均以一定的接法连接，带上三相对称负载，原边加上对称的三相电压时，因为三相对称电压本身大小相等、相位互差1200，因此求得一相的电压、电流，其它两相按对称关系求出。特殊问题：

（1）三相绕组的联接，即电路问题；（2）三相变压器的磁路系统；任务3三相变压器的联结组判定1、三相组式变压器三个相分别是三个单相变压器，仅仅在电路上互相联接，三相磁路互相完全独立。各相主磁通有各自的铁心磁路，互不影响。三相变压器的磁路系统三相组式变压器三相的电路有联接，三相磁路也有联接。心式三铁心柱铁心结构，从三个单相变压器演变而来。每一铁心柱的主磁通为三相主磁通的总和。

磁路长短不一，励磁电流占很小比例，影响不大。2、三相心式变压器每一铁心柱的主磁通为三相主磁通的总和。

磁路长短不一，励磁电流占很小比例，影响不大。三相变压器的电路系统1、变压器的端头标号绕组名称单相变压器三相变压器中性点首端末端首端末端高压绕组AXA、B、CX、Y、ZN低压绕组axa、b、cx、y、zn中压绕组AmXmAm、Bm、CmXm、Ym、ZmNm绕组名称单相变压器三相变压器中性点首端末端首端末端高压绕组U1U2U1、V1、W1U2、V2、W2N低压绕组u1u2u1、v1、w1u2、v2、w2n中压绕组U1mU2mU1m、V1m、W1mU2m、V2m、W2mNm2、三相变压器连接法ABCXYZ星形连接末端连在一起，首端引出，为星形连接“Y”，中点引出N；一相绕组末端与另一相绕组首端相连，依次得到一闭合回路，为三角形连接“”，有顺、逆之分。三角形顺联三角形逆联2、单相变压器的联结组a)II0联结组b)II6联结组（2）单相变压器的联结组a)II0联结组b)II6联结组1)标出高、低压侧绕组相电动势正方向；2)作出高压侧相电动势的相量图，并将相量图的A点置于钟面的“12”处，A、B、C三个顶点按顺时针方向排列；3)作出低压侧相电动势的相量