最新变压器课程课件PPT课件 39页

'变压器课程课件 K——匝比忽略铁心中的损耗，根据能量守恒定律，有：二、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：芯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。2 第二节单相变压器的空载运行一、空载运行时的物理情况变压器匝数为N1的一次绕组加上交流电压，变压器匝数为N2的二次绕组开路，这种情况即为变压器的空载运行。一次绕组和二次绕组的电动势平衡方程式其中，i0—空载电流；u20—二次绕组的空载电压；r1—一次绕组的电阻。φm—主磁通；φ1σ—一次绕组漏磁通。9 1、感应电动势与主磁通空载运行时，忽略i0r1和e1σ设：感应电动势e1和e2均滞后于φm的电角度90°，其有效值为E1和E2的相量表达式10 2、空载电流空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场，产生主磁通——无功分量；另一个是铁耗分量，作用是供变压器铁心损耗——有功分量。性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数I0%来表示：3、漏磁通和漏电抗漏电动势E1σ漏电抗x1是一次绕组的一个参数。11 ΦtΦitit1t1t2t3t2t3图　变压器空载电流的波形12 ΦmE1空载时相量图二、空载运行时的电动势平衡方程式、相量图及等效电路其中，Z1—一次绕组漏阻抗Zm—变压器的励磁阻抗xm—变压器的励磁电抗rm—变压器的励磁电阻并且有-E1ImIFeIμr1Imjx1δImU1φ1013 r1,x1是常量，rm,xm因铁心中存在发热现象，故都是变量，它们是虚拟值，且xm>rm,xm是代表铁心磁化性能的一个综合参数，并随铁心的饱和程度而减小；rm是表征铁心发热而消耗有功功率的一个参数。14 第三节单相变压器的基本方程式变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次侧接上负载的运行状态，称为负载运行。一、负载运行时的物理情况由于电源电压恒定，即U1=常数，则E1≈常数，Фm≈常数。因此，达到新的电动势平衡的条件是使一次绕组的电流增量所产生的磁动势与二次绕组电流所产生的磁动势相抵消，以维持主磁通基本不变，以及由主磁通所产生的感应电动势基本不变。15 二、负载运行时的基本方程式1、磁动势平衡方程式2、电动势平衡方程式和漏电抗。分别为一次和二次绕组的漏阻抗、电阻16 第四节变压器的等效电路及相量图一、绕组归算归算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组来等效，同时，对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变。归算原则：1）保持二次侧磁动势不变；2）保持二次侧各功率或损耗不变。二次绕组归算后，变压器一次和二次绕组具有同样的匝数，即（一）电动势和电压的归算则17 （二）电流的归算（三）阻抗的归算阻抗归算的原则：归算前后电阻铜耗及漏感中无功功率不变。归算后变压器负载运行时的基本方程式变为如下形式：18 二、等效电路图中a、b和c、d分别是等电位点，可连接起来而不改变运行情况。于是作出变压器的T形等效电路。（由前述的基本方程式也可得出该等效电路）下图中，二次绕组各量均已经归算到一次绕组，即19 三、相量图根据T形等效电路，可以画出相应的相量图。20 四、近似等效电路图rs、xs和Zs分别称为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。21 第五节等效电路的参数测定一、空载试验通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比Ｋ、空载电流百分数、铁耗pFe和励磁阻抗Zm。变压器空载运行时，可以认为输入功率p0完全用来抵偿铁耗。即从空载运行的等效电路得出22 二、负载试验(短路试验)通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。高压侧加电压，低压侧短路；由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损。折算到75℃时的数值23 标么值——指某一物理量的实际值与选定的同一单位的基准值的比值（通常以额定值为基准值）,即阻抗电压——负载试验时，当绕组中电流达到额定值，加在一次绕组上的短路电压。用一次侧额定电压的百分值表示。阻抗电压的标么值其中,为短路阻抗的相对值24 第六节三相变压器一、三相变压器的电路系统——联结组1、联结法a)星形联结b)三角形联结25 2、联结组a)I/I-0联结组b)I/I-6联结组26 Y,y0联结组AXCZBYabc27 Y,d11联结组AXCZBYacb30o注意：Ｙy联结共有０、２、４、６、８、１０六个偶数时钟序数。Ｙd／Ｄy联结共有１、３、５、７、９、１１六个奇数的时钟序数。28 二、三相变压器的磁路系统——铁心的结构形式a)单相芯式铁心的合并c)三相芯式铁心b)铁心的演变29 不考虑铁耗时励磁电流波形确定三、三相变压器的电路系统和磁路系统对电动势波形影响励磁电流中无三次谐波的主磁通波形30 第七节变压器的稳态运行1、变压器的电压调整率变压器二次侧的端电压随负载变化的程度用电压调整率Δu来表示。电压调整率Δu规定为：一次侧加额定负载电压、负载功率因数为一定值，空载与负载时二次侧端电压之差，用二次侧额定电压的百分值表示，即31 电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。式中为负载系数可见电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。当I2=I2N,β=1时32 2、变压器的效率铁耗包括基本铁耗和附加铁耗。基本铁耗分为磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。铁耗与外加电压大小有关，而与负载大小基本无关，故也称为不变损耗。铜耗也分基本铜耗和附加铜耗。基本铜耗是在电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗；附加损耗包括因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。铜耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。变压器的效率也是指其输出的有功功率与输入的有功功率之比，用百分值表示。变压器的损耗主要是铁耗和铜耗两种。33 式中常用的几个假设：１、在额定电压下，空载损耗P0作为铁耗PFe,并认为铁耗不随负载而变化。２、额定电流时的负载损耗Ps作为额定电流时的铜耗PCu,，并认为负载铜耗与负载系统β的平方成正比，故有Pcu=β2Ps３、计算Ｐ２时，怱略了负载运行时的二次电压的变化，即34 第八节自耦变压器与互感器一、自耦变压器自耦变压器仅有一个绕组，其一、二次绕组之间既有磁的耦合，又有电的联系。1、工作原理实质上，自耦变压器就是利用一个绕组抽头的办法来实现改变电压的一种变压器。额定容量电压比在不计励磁电流的条件下35 2、容量关系自耦变压器的通过容量有两部分组成：一部分是通过绕组公共部分的电磁感应作用，由一次侧传递到二次侧的电磁容量3、自耦变压器的优缺点优点：效率高、用料省、重量轻、体积小。缺点：当变比K较大时。经济效果不显著。内部绝缘和过压保护要加强。一部分是通过绕组串联部分的电流直接传导到负载的传导容量36 二、互感器1、电压互感器2、电流互感器电压互感器测量高电压时，使用电压互感器，将电压降低，使测量更加安全。电流互感器测量高压线路的电流时，或者测量大电流时，使用电流互感器测量更加安全，更加方便。注意：电压互感器的二次侧不能短路注意：使用电流互感器，二次侧绝对不能开路，接入／拆除仪表时必须先将二次侧短路，否则它将处于空载状态。37 课后练习３－６３－７３－９３－１３38 '