变压器教案.ppt

1、变压器,中级维修电工理论培训,变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理将一种等级的电压和电流的交流电能转换成另一种等级的电压和电流的交流电能。,它的工作原理就是电磁感应和磁势平衡。下面我们就从变压器的结构开始，逐步了解和掌握变压器的工作原理和运行特性。在分析时，我们需要注意分析变压器电路的电磁物理过程。,变压器为什么只能变换交流电能的电压和电流？,变压器,1.变压器的分类,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。,变压器,三相干式变

2、压器,自耦变压器,控制变压器,单相心式变压器,单相壳式变压器,变压器,变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁的耦合，没有电的联系。在一次绕组中加上交变电压u1，根据右手螺旋定则，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势e。根据电磁感应定律，当变压器二次侧带负载时，则产生感应电流，在负载上形成二次电压u2。,结论：只要(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变电压的目的。,变压器,电源侧称为一次绕组或原绕组,负载侧称为二次绕组或副绕组,2.变压器的工作原理,且,在只讨论数量关系时，就有,表明变压器初、次级绕组的电压比就等于它们的匝数比n。这

3、就是变压器的变压原理。,n1时，是降压变压器，n1时，是升压变压器，n=1时，是隔离变压器。变比n是变压器运行的重要参数。,变压器,例：已知某变压器的初级电压为220V，次级电压为36V，初级的匝数为2200匝，试求该变压器的变压比和次级的匝数。,练习：将某单相变压器接在电压u1=220V的电源上，已知u2=20V，次级匝数N2=100匝，则初级的匝数是多少？,变压器,变压器在工作中就像一座桥梁，起了一个能量传递的作用，根据能量守恒定律，在忽略损耗时，变压器的次级输出功率P2应和变压器初级从电网吸收的功率P1相等。,即：P1=P2,I1U1=I2U2,说明变压器工作时，其初、次级的电流与初、次

4、级的电压或匝数成反比。这就是变压器的变流原理。,变压器,变压器,3.三相变压器,额定电压U1N是指变压器在额定运行情况下，根据变压器绝缘等级和允许温升等条件规定的一次绕组上的线电压。额定电压U2N是指在一次绕组上加额定电压后，二次绕组空载时的线电压。,1.额定容量,额定容量是指变压器在额定工作状态下，二次绕组的视在功率，其单位为kVA。对于单相变压器而言，即变压器二次绕组的额定电压U2N与额定电流I2N的乘积。,三相变压器的额定容量为,2.额定电压U1N和U2N,变压器,额定参数,连接组标号是指三相变压器一、二次绕组的连接方式。Y指高压绕组作星形连接，y指低压绕组作星形连接，D指高压绕组作三角

5、形连接，d指低压绕组作三角形连接，N指高压绕组作星形连接时的中性线，n指低压绕组作星形连接时的中性线。,3.额定电流I1N和I2N,额定电流是指变压器在额定运行的条件下，一、二次绕组长时间工作允许的线电流。,4.连接组标号,变压器,三相组式变压器由三个容量与结构完全相同的单相变压器组成。特点是每相都有自己独立的磁路，互不相关，各相的励磁电流在数值上完全相等。其优点是：对特大容量的变压器制造容易，备用量小。但其铁心用料多，占地面积大，只适用于超高压、特大容量的场合。,四、磁路系统,1、三相组式变压器,变压器,变压器,2、三相心式变压器,三相心式变压器特点是三相磁路相互关联，磁路长度不等，当外加三

6、相对称电压时，三相励磁电流不对称，但因励磁电流很小，可忽略对负载运行的影响。其优点是：节省材料，体积小，效率高，维护方便。故目前大、中、小容量的变压器广泛采用心式变压器。,变压器,三相绕组通常采用星形联结（记作“Y”或“y”）或三角形联结（记作“D”或“d”），绕组的首、末端的标志规定如下所示。,1.绕组的端头标号,变压器,五.绕组的联接组别,变压器的主磁通以及绕组中的感应电动势都是交变的，并无某一固定极性，这个极性是指某一瞬间的相对极性。即在任一瞬间，一个绕组的某一端为正时，另一个绕组的某一端必然也为正。,如某一瞬间，U1为正、U2为负,+,+,-,得，u1为正、u2为负。因此我们称U1和u

7、1为同极性端或同名端，加“”或“”表示。即同为高电位端和同为低电位端,2.单相变压器的极性,变压器,若用一根导线连接了同极性端，如X和x,用电压表测量另一个同极性端A、a,V,反过来说，也就是如果电压表上的测量结果为两各端电压之差，则说明此时被导线连接的两端或被电压表测量的两端为同极性端。,变压器,A.单相变压器的极性判别,鉴别既没有线端标记，又不知绕向的绕组，我们可以使用电压表或电流表进行测试，根据测试结果找出两个绕组的同极性端。下面以电压表为例介绍测试的原理与方法。,如果导线连接的是异名端a、X,电压表测量A、x,V,说明电压表上测量的数值如果是两个端电压之和，则此时导线连接的两端或电压表

8、测量的两端为异名端。,变压器,B、三相变压器的极性判别,判别三相变压器的绕组极性有以下三个步骤：,1）判别每相绕组中原、副绕组的一一对应关系,三相变压器总共六个绕组，首先就是找出结构封闭出线凌乱的三相变压器的三相原、副绕组的对应关系。这可以使用万用表来测量。,用万用表电阻档测出每个绕组的首末端,R,电阻小，为同一个绕组的首末端,电阻大，不是同一个绕组的首末端,变压器,判别高、低压绕组,R,找出绕组的首末端后，接下来的工作就是要找出三个高压绕组和三个低压绕组。同样使用万用表的电阻档。,测得电阻值R1,测得电阻值R2,比较R1和R2的大小，由于高压绕组匝数多，低压绕组匝数少，因此电阻大的为高压绕组

9、,变压器,找出每相绕组的原、副绕组,给某绕组加一个合适的交流电源,用万用表的交流电压档测量每个绕组的感应电势，并记录数值。,V,E1,E2,E3,比较三个感应电势，有最高值的绕组即与加交流电源的绕组为同一相得原、副绕组。,变压器,2）判别每相原、副绕组的同极性端,按单相变压器的极性判别方法即可。,3）判别相与相之间绕组的同极性端,在某一原绕组上加一个合适的交流电压,110V,用导线任意连接两相之间的某两个绕组的端子,用电压表测量另两个端子之间的电压U,V,U110V异名端,U110V同名端,变压器,或,(a)星形联结,(b)三角形联结,3.星形和三角形联结法,Y形连结时：,D形连结时：,变压器

10、,UAB超前UAX30度,UAB与UAX同相,UAB超前UAX60度,变压器,或,三相变压器原、副绕组按不同连接方式的组合，形成不同的联结组。最常用的联结组有以下四种，即Y，yN、Y,y、Y,d、YN,d。其中YN表示绕组接成星形后，中性点具有引出线，用于三相四线制的输出线路。,4、三相变压器的联结组别,下面以Y,y0联结组为例说明三相变压器联结组别的步骤：,变压器,对于单相变压器来说，极性对变压器的运行没有任何影响，但对于要将三个绕组按一定规律联结的三相变压器来说，极性问题就十分重要了，一旦某相绕组的极性接反，就会烧坏变压器。,2）根据一次侧三线变压器的联结方式，画出一次侧相电压UAX的向量

11、。,5）根据Uab的向量，确定变压器的钟点数，即联结组别。,变压器,Y,y0,1)以一次侧任意线电压的向量为钟表的长针,指向12点，假设UAB。,3）根据同名端画出二次测相电压Uax的向量。,根据变压器二次测绕组联结方式，画出二次则Uab的向量。,练习,分析此变压器为什么联结组？,YN,d11,变压器,变压器,分析此变压器为什么联结组？,变压器,变压器,Y,y4,对于Y,y连接而言,可的0,2,4,6,8,10六个偶数的联结组号.相对于Y,d而言,就可的1,3,5,7,9,11六个奇数的联结组号.为生产使用方便，国家标准规定5种：Y,yn0Y,d11YN,d11YN,y0Y,y0,变压器,六.

12、常用的标准绕组的联接组别,1、电流互感器,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。,原绕组线径较粗，匝数为一匝或几匝，副绕组线径较细，匝数很多。相当于升压变压器,使用注意：,特种变压器,电流表的选择？,如何更换电流表？,变压器,1、电流互感器,变压器,1、电流互感器,与电流互感器配合使用的交流电流表,1、电流互感器,特种变压器,变压器,1、电流互感器,变压器,1、电流互感器,变压器,1、电流互感器,变压器,1、电流互感器,1、电流互感器,特种变压器,测量5A以下较小电流时，可将被测导线多绕几圈再放入钳口测量。被测的实际电流等于仪表

13、读数除以放进钳口中导线的圈数,钳口要结合紧密，有污物要及时清洗,测量完毕，一定要将仪表的量程开关置于最大位置上,1、电流互感器,特种变压器,测量5A以下较小电流时，可将被测导线多绕几圈再放入钳口测量。被测的实际电流等于仪表读数除以放进钳口中导线的圈数,钳口要结合紧密，有污物要及时清洗,测量完毕，一定要将仪表的量程开关置于最大位置上,电流互感器的符号,电流互感器的接线图,特种变压器,1、电流互感器,2、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。,原绕组匝数很多，副绕组匝数较少,使用注意：,特种变压器,电压表的选择：,2、电压互感器,变压器,2、电压互感器,变压器,电压互感器的符号,电压互感器接线图,3、自耦变