变压器原理分析.ppt

我们来看一个简化图:
1、铁心和绕组：变压器中最主要的部 件，他们构 成了变压器的器身。
1）铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装 绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。 铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭 合磁路。
铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心 中的磁滞、涡流损耗，铁心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，两面涂以厚0.02～ 0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。
第一篇 变压器
变压器：是一种静止的电机，它利 用电磁感应原理将一种电压、电流 的交流电能转换成同频率的另一种 电压、电流的电能。换句话说，变 压器就是实现电能在不同等级之间 进行转换。
1.1 变压器的基本结构和分类
一、变压器的基本结构：
电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕 组、绝缘套管、油箱及其他附件等，其中 铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器 身。图1-2是油浸式电力变压器的结构图。
其中，两个绕组中，电压较高的我们称为高压绕 组，相应的电压较低的称为低压绕组。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、交迭式。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，交迭式 主要用于特种变压器中。
2、其他部件：除器身外，典型的油锓电力变压 器中还有油箱、变压器油、绝缘套管及继电保护 装置等部件。
1.2 变压器的工作原理 一、工作原理：
第二章 变压器的运行原理与特性
2 .1 变压器的空载运行 一、空载运行的物理现象：
1. 空载运行：是指变压器原绕组接到额定电 压、额定频率的电源上，副绕组开路时的 运行状态。 2.物理现象：如图所示：
主磁通： 漏磁通：
主磁通和漏磁通在性质上的不同：
1）由于铁磁材料有饱和现象，所以主磁路的磁 阻不是常数，主磁通与建立它的电流之间呈非线 性关系。而漏磁通的磁路大部分是非铁磁材料组 成，所以漏磁路的磁阻基本上是常数，漏磁通与 产生它的电流时的视在功率。以
VA、kVA或MVA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。
2、额定电压U2N和U2N 正常运行时规定加在一次侧的端电压称为
变定电压压器U一2N次是侧指的变额压定器电一压次U侧2N。加二额次定侧电的压时额
二次侧的空载电压。额定电压以V或kV表示。 对三相变压器，额定电压是指线电压。
铁心型式 ：变压器铁心的结构有心式、壳 式和渐开线式等形式。壳式结构的特点是 铁心包围绕组的顶面、底面和侧面，如图 所示。心式结构的特点是铁心柱被绕组包 围，如图所示。壳式结构的机械强度较好， 但制造复杂，
心式结构比较简单，绕组的装配及绝缘比 较容易，电力变压器的铁心主要采用心式 结构。
铁心叠装 ：变压器的铁心一般是由剪成一 定形状的硅钢片叠装而成。为了减小接缝 间隙以减小激磁电流，一般采用交错式叠 法，使相邻层的接缝错开。
1）在负载支路，电流的正方向与电压降的 正方向一致，而在电源支路，电流的正方 向与电动势的正方向一致
2）磁通的正方向与产生它的电流的正方向符 合右手螺旋定则
3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方 向符合右手螺旋定则
6、电力变压器按容量大小通常分为小型变 压器（容量为10～630kVA）、中型变压器 （ 容 量 为 8 0 0 ～ 6 3 0 0 kVA）、 大 型 变 压 器 （容量为8000～63000kVA）和特大型变压 器（容量在90000kVA及以上）。
三、额定值：
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：
铁心截面:铁心柱的截面一般作成阶梯形， 以充分利用绕组内圆空间。容量较大的变 压器，铁心中常设有油道，以改善铁心内 部的散热条件，如图所示。
2）绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或 铝绝缘导线绕制而成 。
一次绕组（原绕组）：输入电能
二次绕组（副绕组）：输出电能
他们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组 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。
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、按铁心结构分类，有心式变压器和壳式变压 器。
4、按相数分类，有单相变压器、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、充气式变压器。
二、变压器的分类：
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。
1、按用途分类，可分为电力变压器（主要用在输 配电系统中，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（电压 互感器和电流互感器）、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、 电焊变压器等）。
2）主磁通在原、副绕组中均感应电动势，当副 方接上负载时便有电功率向负载输出，故主磁通 起传递能量的作用。而漏磁通仅在原绕组中感应 电动势，不能传递能量，仅起压降作用。因此， 在分析变压器和交流电机时常将主磁通和漏磁通 分开处理。
3.正方向的规定：
从理论上讲，正方向可以任意选择，因各 物理量的变化规律是一定的，并不依正方 向的选择不同而改变。但正方向规定不同， 列出的电磁方程式和绘制的相量图也不同。 在电机方向的学科中通常按习惯方式规定 正方向，称为惯例。具体原则如下：
3、 额定电流I2N和I2N
根据额定容量和额定电压计算出的线电流，称为 额定电流，以A表示。
对单相变压器
I1N
SN U1N
; I2N
SN U 2N
对三相变压器
I1N
SN 3U1N
; I2N
SN 3U 2N
4、额定频率 fN 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。额定状态是电机的理想工作状态，具有优 良的性能，可长期工作。