电力拖动3

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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• 铁芯由铁芯柱和铁轭两部分构成。铁芯柱上套绕组，铁轭将铁芯柱连 接起来形成闭合磁路。为了提高磁路的导磁性能，减少铁芯中的磁滞 、涡流损耗，铁芯一般用高磁导率的磁性材料———硅钢片叠成。硅 钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为０.３５～０.５ｍｍ，片厚则涡流 损耗大，片薄则叠片系数小，所以硅钢片的两面涂以厚度为０.０２ ～０.２３ｍｍ的漆膜，使片与片之间绝缘。 • （２）绕组。 • 绕组是变压器的电路部分，一般用绝缘纸包的铝线或铜线烧制而成。 变压器的绕组分为两组，一般将连接电源的绕组称为一次绕组或原绕 组，用来输入电能；将与负载相连的绕组称为二次绕组或副绕组，用 来输出电能。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• 三、变压器的铭牌数据
• 额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定的一些量值 。额定值通常标注在变压器的铭牌上。变压器的额定值主要有以下几 种： • Ｎ • 额定容量是指额定运行时的视在功率。其单位以Ｖ· Ａ、ｋＶ· Ａ或Ｍ Ｖ· Ａ表示。由于变压器的效率很高，通常一、二次侧的额定容量设 计成相等。 • １Ｎ／Ｕ２Ｎ • 正常运行时规定加在一次侧的端电压称为变压器一次侧的额定电压Ｕ １Ｎ。二次侧的额定电压Ｕ２Ｎ是指变压器一次侧加额定电压时二次侧 的空载电压。额定电压单位以Ｖ、ｋＶ表示。对三相变压器来说，额 定电压是指线电压。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• （５）油箱。 • 油箱是油浸式变压器的外壳，变压器的器身置于油箱内，油箱内灌满 变压器油。油箱结构可根据变压器的大小分为吊器身式油箱和吊箱壳 式油箱两种。 • 吊器身式油箱：多用于６３００ｋＶ· Ａ及以下的变压器，其箱沿设 在顶部，箱盖是平的，由于变压器容量小，所以重量轻，检修时易将 器身吊起。 • 吊箱壳式油箱：多用于８０００ｋＶ· Ａ及以上的变压器，其箱沿设 在下部，上节箱身做成钟罩形，故又称为钟罩式油箱。检修时无须吊 器身，只将上节箱身吊起即可。
• 因此， • 可见，变压器空载运行时，原、副绕组上电压的比值等于两者的匝数 之比，Ｋ称为变压器的变比。若改变变压器原、副绕组的匝数，就能 够把某一数值的交流电压变为同频率的另一数值的交流电压，即：
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任务２
理解单相变压器的空载运行和 负载运行
• 当原绕组的匝数Ｎ１比副绕组的匝数Ｎ２多时，Ｋ＞１，这种变压器 为降压变压器；反之，当Ｎ１的匝数少于Ｎ２的匝数时，Ｋ＜１，这 种变压器则为升压变压器。 • 空载损耗是变压器空载运行时，一次绕组从电源中吸取的少量的电功 率Ｐｏ，主要用来补偿铁芯中的铁耗以及少量的绕组铜耗，可认为 • Ｐｏ≈ＰＦｅ。 • 空载损耗占额定容量的０.２％ ～１％，而且随变压器容量的增大而 下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向，经常采用优质铁磁材 料、优质硅钢片和激光化硅钢片。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• （４）分接开关。 • 为了供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，均需对变压器 进行电压调整。目前，变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设 置分接，以切除或增加一部分绕组的线匝和改变绕组的匝数，从而达 到改变电压比的有级调整电压的方法。这种绕组抽出分接以供调压的 电路，被称为调压电路；变换分接以进行调压所采用的开关，被称为 分接开关。一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接。这是因为高 压绕组一则常套在外面，引出分接方便；二则高压侧电流小，分接引 线和分接开关的载流部分截面小，开关接触触头也较容易制造。 • 变压器二次不带负载，一次也与电网断开（无电源励磁） 的调压， 被称为无励磁调压；带负载进行变换绕组分接的调压，被称为有载调 压。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• （１０）气体继电器。 • 气体继电器位于储油柜与箱盖的连接管道上。在变压器内部发生故障 （如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等）产生气体或油箱漏油等使油 面降低时，它可接通信号或跳闸回路，从而保护变压器。 • （１１）高、低压绝缘套管。 • 变压器内部的高、低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的，它起着固 定引线和对地绝缘的作用。套管由带电部分和绝缘部分组成。带电部 分包括导电杆、导电管、电缆或铜排。绝缘部分分为外绝缘和内绝缘 。外绝缘为瓷管，内绝缘为变压器油、附加绝缘和电容性绝缘。 • • 变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等不同来进 行分类。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• （６）冷却装置。 • 变压器运行时，由绕组和铁芯中产生的损耗转化为热量，必须及时散 热，以免变压器过热造成事故。变压器的冷却装置是起散热作用的。 根据变压器容量大小的不同可采用不同的冷却装置。 • 对于小容量的变压器，绕组和铁芯所产生的热量经过变压器油与油箱 内壁的接触，以及油箱外壁与外界冷空气的接触而自然地散热冷却， 无须任何附加的冷却装置。若变压器容量稍大些，可以在油箱外壁上 焊接散热管，以增大散热面积。 • 对于容量更大的变压器，则应安装冷却风扇，以增强冷却效果。 • 当变压器容量在５００００ｋＶ· Ａ及以上时，则采用强迫油循环水 冷却器或强迫油循环风冷却器进行冷却。与前者的区别在于循环油路 中增设一台潜油泵，对油加压以增加冷却效果。这两种强迫油循环冷 却器的主要差别为冷却介质不同，前者为水，后者为风。
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返回任务１Fra bibliotek了解变压器的基本原理和结构
• 一次绕组和二次绕组通常套装在同一个铁芯柱上，但具有不同的匝数 ，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一 、二次绕组具有不同的电压和电流。在两个绕组中，电压较高的被称 为高压绕组，相应的电压较低的被称为低压绕组。 • 从高、低压绕组的相对位置来看，变压器的绕组又可分为同心式和交 叠式。由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的均采用这 种结构；交叠式主要用于特种变压器中。 • （３）绝缘。 • 变压器内部主要绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸及皱纹纸等
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任务２
理解单相变压器的空载运行和 负载运行
• ｅ１和ｅ２与Φ的参考方向之间符合右手螺旋定则，由法拉第电磁感应 定律可得：
• ｅ１和ｅ２的有效值分别为：
• 式中：ｆ为交流电源的频率；Φｍ为主磁通的最大值。
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任务２
理解单相变压器的空载运行和 负载运行
• 如果忽略漏磁通的影响并且不考虑绕组上电阻的压降时，可认为原、 副绕组上电动势的有效值近似等于原、副绕组上电压的有效值，即：
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• （６）电力变压器按容量大小通常又可分为小型变压器（容量为１０ ～６３０ｋＶ· Ａ）、中型变压器（容量为８００～６３００ｋＶ· Ａ ）、大型变压器（容量为８０００～６３０００ｋＶ· Ａ）和特大型 变压器（容量为９００００ｋＶ· Ａ及以上）。
• 二、变压器的基本工作原理
项目３
变压器
• 任务１ 了解变压器的基本原理和结构 • 任务２ 理解单相变压器的空载运行和负载运 行 • 任务３ 了解三相变压器 • 任务４ 了解其他用途的变压器 • 任务５ 学习变压器特性测试及故障检修
任务１
了解变压器的基本原理和结构
• 一、变压器的构造和种类
• • 不论是单相变压器、三相变压器或其他各类变压器，都主要由铁芯和 线圈（又称为绕组）两部分构成。中小型油浸电力变压器典型结构如 图３－１所示。 • （１）铁芯。 • 铁芯是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成 ，以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式和壳式两种， 如图３－２所示。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• （７）储油柜。 • 储油柜又被称为油枕，位于变压器油箱上方，通过气体继电器与油箱 相通。当变压器的油温变化时，其体积会膨胀或收缩。储油柜的作用 就是保证油箱内总是充满油，并减小油面与空气的接触面，从而减缓 油的老化。 • （８）安全气道。 • 安全气道又被称为防爆管，其位于变压器的顶盖上，其出口用玻璃防 爆膜封住。当变压器内部发生严重故障而气体继电器失灵时，油箱内 部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出，保护变压器不受损害。 • （９）吸湿器。 • 为了使储油柜内上部的空气保持干燥，避免工业粉尘的污染，储油柜 通过吸湿器与大气相通。吸湿器内装有用氯化钙或氯化钴浸渍过的硅 胶，它能吸收空气中的水分。当它受潮到一定程度时，其颜色由蓝色 变为粉红色。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• • 根据额定容量和额定电压计算出的线电流称为额定电流，单位以Ａ、 ｋＡ表示。
• Ｎ • 我国规定的标准工业用电频率是５０Ｈｚ。 • 除额定值外，变压器的相数、绕组连接方式及联结组别、短路电压、 运行方式和冷却方式等均标注在铭牌上。额定状态是变压器的理想工 作状态，具有优良的性能，可长期工作。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• （１）按用途分类，可分为电力变压器（主要用在输配电系统中，其 又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）、仪用 互感器（如电压互感器和电流互感器） 和特种变压器（如调压变压 器、试验变压器、电炉变压器、整流变压器及电焊变压器等）。 • （２）按绕组数目分类，可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕 组变压器和自耦变压器。 • （３）按铁芯结构分类，可分为心式变压器和壳式变压器。 • （４）按相数分类，可分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。 • （５）按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变压器（包括油浸 自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器和充气式变 压器。
• 变压器是利用电磁感应原理工作的，它可以根据需要将交流电压升高 或降低。在改变电压的同时，频率保持不变。 • 变压器的主要部件是一个铁芯和套在铁芯上的两个绕组。两绕组只有 磁耦合没有电联系。
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• 如图３－３所示，由电磁感应定律可以得出，当在一次绕组两端加上 合适的交流电源时，在电源电压ｕ１的作用下，一次绕组中就有交流 电流流过，此电流在变压器铁芯中将建立起交变磁通Φ，它将同时与 一、二次绕组相交链，于是在一、二次绕组中产生感应电动势ｅ１和 ｅ２。 • 设一、二次绕组的匝数分别为Ｎ１和Ｎ２，则由电磁感应定律可得：
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任务１
了解变压器的基本原理和结构
• 忽略变压器绕组内部压降，｜ｕ１ ｜≈｜ｅ１｜，｜ｕ２｜≈｜ｅ２ ｜， 则一、二次绕组电压有效值之比为：
• 式中：Ｋ为变压器的变比；Ｕ１为一次绕组交变电压的有效值；Ｕ２ 为二次绕组交变电压的有效值。 • 上式（３－１）表明，变压器一、二次绕组的电压之比等于它们的匝 数之比。只要改变一次或二次绕组的匝数，即可改变输出电压的大小 。这就是变压器变压的基本工作原理。
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任务２
理解单相变压器的空载运行和 负载运行
• 二、单相变压器的负载运行
• • 变压器的负载运行是指变压器原绕组接交流电压ｕ１、副绕组接负载 ＺＬ时的运行状态，如图３－５所示。这时副边的电流为ｉ２，原边 电流由ｉｏ增大为ｉ１，且Ｕ２略有下降，这是因为有了负载后，ｉ１ 、ｉ２均会增大，原、副绕组本身的内部压降也要比空载时大，从而 使副绕组电压Ｕ２比Ｅ２低一些。因为变压器内部压降一般小于额定电 压的１０％，因此变压器有无负载对电压比的影响不大，可以认为负 载运行时变压器原、副绕组的电压比仍然基本上等于原、副绕组匝数 之比，即：
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任务２
理解单相变压器的空载运行和 负载运行
• 一、单相变压器的空载运行
• 变压器的空载运行是指变压器一次绕组接在额定电压的交流电源上， 而二次绕组开路时的工作情况，如图３－４所示。 • 副边开路时，通过原边的空载电流ｉｏ就是励磁电流。磁动势ｉｏ • Ｎ１在铁芯中产生的主磁通Φ既穿过原绕组，又穿过副绕组，于是在 原、副绕组中分别产生感应电动势ｅ１和ｅ２；另有很少的一部分磁通 不经过铁芯，其主要经非磁性材料而闭合，这部分磁通被称为漏磁通 Φ１σ，漏磁通只在一次绕组中产生漏磁感应电动势Ｅ１σ，由于漏磁通 的通过路径为变压器油或空气，其导磁率小，所以漏磁感应电动势Ｅ １σ也很小。