最新变压器工作原理讲解PPT课件

变压器工作原理讲解
变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将 一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等 级的交流电能。确切地说，它具有变压、变流、变换阻 抗和隔离电路的作用。
例如，在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高 后进行远距离输电，到达目的地以后再用变压器把电压降低供用 户使用；
单位：A
三者关系： 单相：SNU 1NI1NU2NI2N 三相：SN3U 1NI1N3U2NI2N
额定频率fN
指电源频率，我国规定标准工频为50Hz。
此外，额定值还有效率、温升等。除额定值外，铭牌上还标 有变压器的相数、联结组和接线图、短路电压（或短路阻抗）的 标么值、变压器的运行方式及冷却方式等。
按容量分：小型、中型、大型和特大型变压器。
我国变压器的主要系列：SJL1（三相油浸铝线电力变压器）、 SEL1（三相强油风冷铝线电力变压器）、SFPSL1（三相强油风 冷三线圈铝线电力变压器）、SWPO（三相强油水冷自耦电力变 压器）等。
连接发电机与电网的升压变压器
连接发电机的 封闭母线
与电网相连 的高压出线端
定义
kE1 N1 U1 U1N E2 N2 U20 U2N
K>1变压器为降压变压器； K<1变压器为升压变压器。
根据主电动势e1的分析方法，同样有
E 1σ4.44fN 1Φ 1σ E 1 σ j4 .4 4fN 1 Φ 1 σ m
漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即
E 1 σ jω L 1 σ I 0 jI 0 X 1
u02=e2=－N2dφ/dt
在一般变压器中，电阻压降i0R1很小，仅占一次绕组电压 的0.1%以下，故可近似认为u1≈－e1。
设 ΦΦmsinωt 则 e 1 N 1 d d Φ t 2 π f N 1 Φ m s i n ( ω t- 9 0 0 ) E 1 m s i n ( ω t 9 0 0 )
由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为
常数,所以漏电抗 X很1 小且为常数,它不随电源电压负载情况而
变.
变压器空载运行时电动势平衡方程：
（1）一次侧电动势平衡方程
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U1E1E1I0R1
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U I I E •
1 E 1 0 R 1 j
0x 1 1 I 0 Z 1
忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有
三相干式变压器
接触调压器
电源变压器
环形变压器
控制变压器
三、变压器的工作原理
变压器的主要部件是一个铁心和套在铁
心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联
系。在一次绕组中加上交变电压，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e1、e2。根据电磁感应定律可写
出电动势的瞬时方程式：
Φ
i1
U1
管、储油柜、安全气道等。
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：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。
有效值 E14.44fN1Φ m
同理，e2=2πfN2φmsin(ωt-90)=E2msin（ωt-90）
有效值 E2=4.44fN2φm
相量表达式
.
E 1 j4 .44 fN 1 m
.
E 2 j4 .44 fN 2 m
因此，可得出：E1/E2=N1/N2≈U1/U2=k 式中k为变压器的电压比，即变比。
为考虑运输，有时铭牌上还标有变压器的总重、油重、器身 重量和外形尺寸等附属数据。
第二节 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。
一、空载运行时的物理情况
Φ主磁通
U1 u1
U2
i0
eσ1 e1
N1
N2
Φσ1漏磁通
i2=0
e2
u1
u02 u2
u1
e1
e1
=
-
N
1
dt
i2
u1
e2 u2 ZL
U2
u2
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。
四、变压器的额定值
额定容量 SN ( kVA )
指铭牌规定的额定使用条件 下所能输出的视在功率。是 输出能力保证值。
单位：V·A、KV·A、MV·A 其实际输出功率取决于负载的大 小和性质，即P=Scosφ。
在实验室用自耦变压器改变电源电压；
在测量上利用仪用变压器扩大对交流电压、电流的测量范围；
在电子设备和仪器中用小功率电源变压器提供多种电压，用 耦合变压器传递信号并隔离电路上的联系等等。
变压器虽然大小悬殊，用途各异，但其基本结构和工作原理 是相同的。
第一节 变压器的工作原理、分类及结构
如下图所示有两组：一个绕组与电源相连，称为一次绕组 （或原绕组），这一侧称为一次侧（或原边）；另一个绕组与负 载相连，称为二次绕组（或副绕组），这一侧称为二次侧（或副 边）。
额定电压 U1N /U2N(kV)指单长位期：运V、行K时V所。能承受的工作电压，
U1N是指根据绝缘强度和
允许发热所规定的应加在一次 绕组上的正常电压有效值。
U2N是指一次侧加 额定电压时二次侧的开 路电压。
在三相变压器中额定电压为线电压。
额定电流 I1N/ I2N( A)
指在额定容量下，变压器在连续运行时允许通过的 最大电流有效值。在三相变压器中指的是线电流。
当变压器的一次绕组加上交流电压u1时，一次绕组内便有一 个交变电流i0（即空载电流）流过,并建立交变磁场。
根据电磁感应原理，分别在一、二次绕组产生电动势e1、eσ1 和e2。
根据基尔霍夫电压定律，按上图所示电压、电流和电动势的 正方向，可写出一、二次绕组的电动势方程式为：
u1=i0R1-e1-eσ1≈i0R1+N1dφ/dt
U1 一次侧接电源
U2
u1
二次侧接负载 u2
对于三相变压器，根据两组绕组的相对位置，绕组可分为同 心式和交叠式两种，如以下两图所示。
同心式绕组
交迭式绕组
根据绕组和铁心的相对位置，变压器有壳式结构和心式结构 两种，如以下两图所示。
（三）其它结构部件 如下图所示，油浸式电力变压器的结构中还包括油箱、绝缘套