项目1-1变压器的结构及工作原理

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电气系统 安装与调

电气系统安装与调试
2020年春季学期 广西机电职业技术学院 任课老师:宋瑞娟 于生
目录
总课时:104学时
项目一:变压器的应用 项目二:三相交流电机的控制应用 项目三:特种电机的应用 项目四:电动机的PLC控制应用
课程特点 计算不太多 要记的知识会多些 学会读线路图、分析线路图 熟练线路安装、调试、故障排除 掌握简单的逻辑原理及编程
Z0
Z0
Zm
U1 I0
R0
(R1 Rm )2 ( X1 X m )2
Rm
X0 Xm
k
U1 U2
50
项目1-1 变压器的结构及工作原理
负载试验 (又称短路试验)
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。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的基本结构
1.铁心
为什么是硅钢 片,而不是整
块硅钢?
作用:铁心是变压器中主要的磁路部分。
材料:通常由含硅量较高,厚度为0.35或0.5mm,表面涂
有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。
分类:铁心分为铁心柱和铁轭两部分,铁心柱套有绕组;
铁轭闭合磁路之用。
型式:铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。
单相变压器
S N U 1NI1N U 2NI 2N
三相变压器 SN 3U1NI1N 3U2NI2N
额定频率fN ——我国的规定为50Hz
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 例题
一台单相变压器,SN=250KVA,额定电压U1N/U2N=10KV/0.4KV, 求一次、二次侧额定电流I1N/I2N。
只占额定电流的2%~10%,基本就是变压器的铁心损耗。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理


变压器的空载运行


u1
i0R1 e1
e1
i0R1
N1
d1 dt
N1
d0 dt
载 运 行 时
u20
e2
N 2
d0 dt
的 相 量

U1 E1 E1 I10R1
U20 E2
I10 I10P I10Q 变压器空载时的等效电路图 39
u1 e1 设:
m sin t
e1
N 1
d dt
N1m cos t
N1m sin(t 90) E1m sin(t 90)
e2 N 2m sin(t 90) E2m sin(t 90)
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的空载运行
感应电动势e1 和e2 均滞后于φ 的电角度90°,其有效值为
e
N
d dt
0
若接上直流电由于导线电阻小,导致一次绕组电流过
大,严重的话可能会烧绕组。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
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I0%、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。
p0 pFe
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的铭牌与额定值
O/无
D/S/G
F/W/无
Z/无
S/无
L/无
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
额定容量为变压器的视在功率(用SN 表示,单位 V·A ,kV·A,MV·A) 额定电压(一次和二次绕组上分别为U1N 和U2N ,单位V, kV),对三相变压器其额 定电压是指线电压 额定电流(一次和二次绕组上分别为I1N 和I2N ,单位 A , kA),对三相变压器其 额定电流是指线电流
项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的负载运行
变压器负载运行示意图
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的负载运行
U1常数


U1 E1

0 保持不变
F N I •
二次: 2
• 试图改变磁通量
22
F N I •
一次: 1
• 阻止 I2 改变磁通量
11
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
电力变压器
10
项目1-1 变压器的结构及工作原理
三相干式变压器
11
项目1-1 变压器的结构及工作原理
控制变压器
12
项目1-1 变压器的结构及工作原理
电源变压器
13
项目1-1 变压器的结构及工作原理
接触调压器
14
项目1-1 变压器的结构及工作原理
15
项目1-1 变压器的结构及工作原理
根据用途不同分类
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的空载运行
空载电流----一次绕组中的电流
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; 另一个是铁损耗分量,作用是供变压器铁心损耗——有功分量。
I10 I10P I10Q
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;
升压器与降压器的变比各 有什么特点?
U1 U2
E1 E2
N1 N2
K
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的空载运行
变压器的空载电流 i0 一方面建立磁场,另 一方面要补偿空载运行时变压器的损耗。前者 仅起磁化作用,称为励磁电流或磁化电流,是 i0 中的无功分量,以 im 表示;后者是有功分量, 以 iFe 表示。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
绕组——变压器中的电路部分。
单相壳式变压器 1—铁心柱 2—铁轭 3—绕组
交叠式绕组
1—低压绕组 2—高压绕组
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
3.其他结构附件
1) 油箱
2) 储油柜
3) 分接开关
4) 绝缘套管
1—油箱; 2—铁心; 3—绕组; 4—放油阀门; 5—湿度计; 6—吸湿器; 7—储油柜; 8—油表; 9—安全气道; 10—气体继电器; 11—高压套管; 12—低压套管; 13—分接开关
能实现这一阻抗匹配?
解:根据
Z L k 2 Z L
即800=k2×8
可得k=10
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器能改变直流电压吗?如果接上直流电,会发 生什么现象?
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器能改变直流电压吗?如果接上直流电,会发生
什么现象?
答:变压器不能改变直流电,因为
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
根据铁心结构不同分类
1) 心式变压器
2) 壳式变压器
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
根据相数的不同分类 1)
单相变压器
2) 三相变压器 3) 多相变压器
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
根据容量不同分类
特大型变 压器
大型变 压器
中小型变 压器
小型变 压器
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的负载运行
近似等效电路图
变换电压 变换电流 变换阻抗
项目1-1 变压器的结构及工作原理
U1 E1 k N1
U2 E2
N2
I1 N2 1 I2 N1 k
Z L
U1 I1
N1 / N2 U 2 (N2 / N1)I 2
( N1 N2
)2
ZL
1) 电力变压器
2) 特种变压器
降压变压器
升压变压器
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
根据绕组数目不同分类
A
自耦变压器
B
双绕组变压 器
C
三绕组变压 器
D
多绕组变压 器
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
根据冷却方式和冷却介质不同分类
(1) 干式变压器
(2) 油浸式变
压器
(3) 充气式变
压器
Δu I1N Rk cos 2 I1N X k sin 2 100% U1N
式中 I1 / I1N 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。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的效率特性
变压器的损耗主要是铁耗和铜耗两种。
铁耗包括基本铁耗和附加铁耗。基本铁耗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。
变压器的负载运行
1)磁动势平衡方程式
F1 F2 F10
I1N1 I2 N2 I10 N1
I1N 1 -I2N 2
很小
I1
I2 k
N1 N2
I2 I1
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的负载运行
2)电动势平衡方程式
U1 E1 I1R1 jI1 X1 E1 I1Z1 U2 E2 I2 R2 jI2 X 2 E2 I2Z2 U2 I2Z L
E1
E1m 2
N1 m
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N 2 m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达式 E1 j 4.44fN 1m
E2 j4.44 fN 2m
U1 U2
E1 E2
N1 N2
K
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的空载运行
u1
i0r1
(e1 )
(e1)
i0 R1
N1
d1 dt
N1
d dt
u20
e2
N2
d dt
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。 φ— 主磁通;φ1σ — 一次绕组漏磁通。
33
项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的空载运行
空载运行时,忽略i0R1和e1σ
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
例题
一台单相变压器,SN=250KVA,额定电压U1N/U2N=10KV/0.4KV,
求一次、二次侧额定电流I1N/I2N。
解:根据 S N U 1NI1N U 2NI 2N 250=10×I1N, I1N=25A;
若换成三相变压器,如何 计算
250=0.4×I1N, I1N=625A;
k2 ZL
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 例题
一只电阻为8Ω的扬声器,需要把电阻提高到800Ω才可以接 到半导体收音机的输出端,问利用电压比为多大的变压器才 能实现这一阻抗匹配?
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
例题
一只电阻为8Ω的扬声器,需要把电阻提高到800Ω才可以接
到半导体收音机的输出端,问利用电压比为多大的变压器才
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
变压器的外特性
Δu U20 U2 100 % U2N U2 100 % U1N U2 100 %
U2N
U2N
U1N
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
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。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
感应电动势
e
N
d dt
单相双绕组变压器原理图
怎么推导出来的?
U1 U2
N1 N2
K
I2 I1
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的空载运行
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
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的基本结构
为什么是硅钢 片,而不是整
块硅钢?
为了减少涡流损耗和磁滞损耗
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
铁心——变压器中主要的磁路部分,分为铁心柱与铁轭两部分。
单相心式变压器
单相壳式变压器
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
2.绕组
绕组是变压器的电路部分。它由漆包线或绝 缘的扁铜线绕制而成,有同心式和交叠式两种。 同心式绕组是将高、低压绕组套在同一铁心柱的 内外层。交叠式绕组的高、低压绕组是沿轴向 交叠放置的
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的运行特性
1. 外特性和电压调整率。
2.变压器的损耗与效率。
项目1-1 变压器的结构及工作原理
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。
变压器什么样子的?电气符号是什么?
6
项目1-1 变压器的结构及工作原理
L1 L2 L3
项目1-1 变压器的结构及工作原理
项目1-1 变压器的结构及工作原理
电压器在电路图中的表示方法根据其性质的不同,画 法分为以下几种:
变压器 transforme
控制变压器TC 电力变压器TM
项目1-1 变压器的结构及工作原理
项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器工作原理及基本结构 课前学习
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