变压器基础知识汇总
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变压器基础知识有哪些变压器基础知识有哪些第一章:通用部分1.1 什么是变压器?答:变压器是借助电磁感应,以相同的频率,在两个或更多的绕组之间,变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。
1.2 什么是局部放电?答:局部放电是指高压电器中的绝缘介质在高压电的作用下,发生在电极之间但未贯通的放电。
1.3 局放试验的目的是什么?答:发现设备结构和制造工艺的缺陷,例如:绝缘内部局放电场过高,金属部件有尖角;绝缘混入杂质或局部带有缺陷,防止局部放电对绝缘造成损坏。
1.4 什么是铁损?答:变压器的铁损又叫空载损耗,它属于励磁损耗而与负载无关,它不随负载大小而变化,只要加上励磁电压后就存在,它的大小仅随电压波动而略有变化。
包括铁心材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗三部分。
1.5 什么是铜损?答:负载损耗又称铜损,它是指在变压器一对绕组中,一个绕组流经额定电流,另一个绕组短路,其他绕组开路时,在额定频率及参考温度下,所汲取的功率。
1.6 什么是高压首端?答:与高压中部出头连接的2至3个饼,及附近的纸板、相间隔板等叫做高压首端(强调电气连接)。
1.7 什么是高压首头?答:普通220kV变压器高压线圈中部出头一直到高压佛手叫做高压首头(强调空间位置)。
1.8 什么是主绝缘?它包括哪些内容?答:主绝缘是指绕组(或引线)对地(如对铁轭及芯柱)、对其他绕组(或引线)之间的绝缘。
它包括:同柱各线圈间绝缘、距铁心柱和铁轭的绝缘、各相之间的绝缘、线圈与油箱的绝缘、引线距接地部分的绝缘、引线与其他线圈的绝缘、分接开关距地或其他线圈的绝缘、异相触头间的绝缘。
1.9 什么是纵绝缘?它包括哪些内容?答:纵绝缘是指同一绕组上各点(线匝、线饼、层间)之间或其相应引线之间以及分接开关各部分之间的绝缘。
它包括:桶式线圈的层间绝缘、饼式线圈的段间绝缘、导线线匝的匝间绝缘、同线圈引线间的绝缘、分接开关同触头间的绝缘。
1.10 高压试验有哪些?分别考核重点是什么?答:高压试验包含空载试验、负载试验、外施耐压试验、感应耐压试验、局部放电试验、雷电冲击试验。
变压器基础知识变压器是一种电气设备,主要用于改变交流电的电压。
它是电力系统中非常重要的组成部分,广泛应用于发电、输电和配电系统中。
一、基本原理变压器的基本原理是电磁感应。
当交流电通过一个线圈时,会在线圈中产生一个交变磁场。
当另一个线圈靠近时,这个交变磁场会感应出电动势,从而在第二个线圈中产生电流。
这样,交流电的电能就被从第一个线圈传递到第二个线圈,实现了电压的变换。
二、结构组成变压器主要由两个线圈和一个铁芯组成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成,用于增强磁路,减小磁通漏磁。
两个线圈分别称为原线圈和副线圈。
原线圈接入电源,副线圈则输出电压。
原线圈和副线圈之间通过磁场相互耦合,形成了电压变换的效果。
三、工作原理变压器的工作原理可以分为两种模式:步进模式和连续模式。
1. 步进模式:在步进模式下,变压器的输入和输出电压是以不连续的形式变化的。
当原线圈电流变化时,磁场也会随之变化,从而引起副线圈中的电动势变化,最终导致输出电压的变化。
2. 连续模式:在连续模式下,变压器的输入和输出电压是以连续的形式变化的。
当原线圈电流变化时,磁场也会相应地变化,但副线圈中的电动势不会立即变化,而是随着时间的推移逐渐变化,从而实现输出电压的稳定。
四、类型分类根据用途和结构的不同,变压器可以分为很多不同的类型。
常见的变压器类型包括:配电变压器、互感器、自耦变压器等。
1. 配电变压器:用于将高压输电线路的电压降低到适合家庭、工业和商业用电的电压。
2. 互感器:主要用于测量、保护和控制电力系统中的电流和电压。
3. 自耦变压器:在自耦变压器中,原线圈和副线圈是通过共用一部分线圈实现的,这种类型的变压器常用于电力系统中的电压调节。
五、应用领域变压器在电力系统中起着至关重要的作用。
它们被广泛应用于发电厂、变电站和配电系统中。
1. 发电厂:发电厂通过变压器将发电机产生的高电压变成适合输送的电压,然后送入输电系统。
2. 变电站:变电站是电力系统中的重要节点,变压器在变电站中用于升压、降压、分配电能等功能。
变压器的基础知识一.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。
二.结构: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。
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。
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。
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。
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。
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:1.额定容量S N额定容量是指额定运行时的视在功率。
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U 1N 和U 2N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U 2N 是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的空载电压。
关于变压器的基础知识变压器是一种电器设备,能够将交流电的电压变换为不同的电压。
在交流电路中,电压是不断地变化的,因此变压器是很常见的电气设备。
本文将介绍变压器的基础知识,包括其工作原理、种类、结构、应用和维护等。
一、工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律和法拉第电磁感应定律。
当变压器的原辅线圈接入电源时,电流会通过线圈,于是产生一个磁场。
这个磁场会穿过变压器的铁核心,并在另一个线圈内产生一个电流,从而获得变压器的输出电压。
变压器的工作原理可以用下面的方程式描述:$V_p / V_s = N_p / N_s$其中,$V_p$是输入电压,$V_s$是输出电压。
$N_p$是输入线圈的匝数,$N_s$是输出线圈的匝数。
换句话说,这个公式表明,变压器的输入电压和输出电压与线圈的匝数成反比。
二、种类根据结构和功能的不同,变压器分为以下几种类型:1、配电变压器:用于将高压输电线路上的电压转化为低压,以供居民生活和工业用电。
2、隔离变压器:用于隔离输入电源和输出负载,以防止电路之间的干扰和电击等问题。
3、焊接变压器:用于电焊机的电源供应,具有高电流和高温度的特点。
4、自耦变压器:同时用于输入和输出的变压器,经济实用。
5、反向变压器:电压变换比低于1:1。
三、结构变压器由以下几个主要部分组成:1、铁心:通常是一个包含多个薄层铁片的矩形构造。
铁片的多层结构可以减少铁心中的磁损耗和涡流损耗。
2、线圈:通常由铜线制成,长度和匝数根据需要决定。
线圈的结构分为单层式和多层式。
3、绝缘材料:通常是绝缘纸或塑料,可用于保护线圈和防止绕组之间的短路。
4、冷却系统:有效地散热并保持变压器的温度稳定。
四、应用变压器广泛应用于以下领域:1、家用电器,例如洗衣机、电视机、电脑等。
2、电力输配电系统,例如发电厂、变电站、轨道交通、机场等。
3、工业之中,例如钢铁、化工、矿山、印刷等。
五、维护变压器是精密设备,因此需要定期维护和检修以确保其安全可靠。
高中物理变压器知识点
1. 变压器的基本构造:变压器主要由两个线圈组成,一个是输入线圈(初级线圈),另一个是输出线圈(次级线圈)。
两个线圈之间通过磁铁或铁芯进行磁耦合。
2. 变压器的原理:根据法拉第电磁感应定律,变压器通过交变电流在初级线圈中产生磁场,这个磁场会穿过次级线圈并在其中产生感应电动势,从而使电压在次级线圈中产生改变。
3. 变压器的工作原理:变压器通过改变输入线圈和输出线圈的匝数比来实现电压的升降。
当输入线圈的匝数大于输出线圈的匝数时,输出线圈的电压就会降低;反之,当输入线圈的匝数小于输出线圈的匝数时,输出线圈的电压就会升高。
4. 变压器的电压关系:根据电压守恒定律,变压器的输入功率等于输出功率。
因此,电流的大小和电压的比例是有关系的,即输入电压和输出电压的比例等于输入电流和输出电流的比例。
5. 变压器的效率:变压器的效率是指输出功率与输入功率之比,通常用η来表示。
理想情况下,变压器的效率接近于100%,
但实际变压器由于存在一些能量损耗,效率会略低于100%。
6. 变压器的类型:常见的变压器有两种类型,即升压变压器和降压变压器。
升压变压器用于将输入电压升高,降压变压器则用于将输入电压降低。
7. 变压器的应用:变压器广泛应用于电力系统中,用于在输电
过程中升降电压。
此外,变压器还用于电子设备、电炉、充电器等。
以上是关于高中物理变压器的一些基本知识点,希望对你有所帮助。
变压器知识大全,绝对是最全最权威的讲解!导读配电变压器,简称“配变”。
指配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。
配电变压器通常是指运行在配电网中电压等级为10-35kV(大多数是10kV及以下)、容量为6300KVA及以下直接向终端用户供电的电力变压器。
1. 分类1.1按安装位置分类配电变压器根据安装位置分为室内和室外。
室外安装分为台墎式、杆塔式和落地式(含预装式)。
1.1.1 杆塔式杆塔式是将变压器安装在杆上的构架上。
分为单杆式和双杆式。
当配电变压器容量在30KVA及以下时(含30KVA),一般采用单杆配电变压器台架。
将配电变压器、高压跌落式熔断器和高压避雷器装在一根水泥杆上,杆身应向组装配电变压器的反方向倾斜13°-15°。
当配电变压器容量在50KVA~315KVA时一般采用双杆式配电变压器台。
配电变压器台由一主杆水泥杆和另一根副助杆组成,主杆上装有高压跌落式熔断器及高压引下线,副杆上有二次反引线。
双杆配电变压器台经单杆配电变压器坚固。
杆塔式安装的优点:占地少、四周不需围墙或遮栏,带电部分距地面高,不易发生事故。
缺点:台架用钢材较多,造价较高。
1.1.2 台墩式台墩式是在变压器杆下面用砖石砌成0.5-1m的四方墩台,将变压器放在上面。
一般安装315KVA以上的变压器。
让大家看看原来农村安装简易的台墩式变压器:台墩式变压器安装应注意:(1)变压器四周应装设不低于1.8m的牢固的遮栏或砌围墙,门应加锁并由专人保管。
(2)遮栏、围墙距变压器应有足够的安全操作距离。
(3)应在电杆或围墙上悬挂“高压危险,不许攀登”等警告牌,防止人、畜接近。
台墩式安装的优点:造价低,便于维护检修。
缺点:占地较多,周围要装设遮栏,小动物易爬到带电部分上去,易发生受外力破坏事故。
1.1.3 落地式落地式是指将变压器直接放在地面上,高压引下线、跌落式熔断器和避雷器等均在线路终端杆上。
变压器专业基础知识
变压器是电力系统中最基本的电力设备之一,用于将交流电的
电压从一个电平转换到另一个电平。
本文将介绍变压器的基础知识,包括基本原理、构造、工作原理和类型。
1. 基本原理
变压器的基本原理是磁感应定律和法拉第电磁感应定律。
当交
流电通过变压器中的一条线圈时,产生的磁感应力将导致在另一条
线圈中产生电动势,从而改变电压大小。
简单来说,变压器通过磁
场将电能从一端传输到另一端,从而改变电压大小。
2. 构造
变压器由铁芯和线圈组成。
铁芯是用来在变压器内部建立磁场的,一般由硅钢板制成,具有低磁导率和高电阻率。
线圈分为一次
线圈和二次线圈。
一次线圈接在输入电源上,二次线圈接在输出电
负载上。
由于铁芯的存在,一次线圈和二次线圈被隔离开了,因此
可以实现不同电压的传输。
3. 工作原理
在变压器内部,一次线圈被连接到交流电源,流过线圈的电流
将导致交变磁通量在铁芯内产生。
这个交变磁通量穿过二次线圈,
并在其中产生电动势。
根据法拉第电磁感应定律,这个电动势的大
小与磁通量的变化率有关,因此也与输入电压的大小成正比。
如果
二次线圈上有电负载,那么电势差将推动电流通过负载。
由于一次
和二次线圈的匝数比例,输出电压可以大于或小于输入电压。
1。
很全的变压器基础知识一、变压器原理及分类1.原理:变压器是借助于电磁感应,以相同的频率,在两个或更多的绕组之间,变换交流电压和电流而传输电能的一种静止电器。
其基本原理是电磁感应原理,即“电生磁,磁生电”的一种具体应用.2.分类:电力变压器——用于输配电系统按用途分特种变压器—-用于特殊用途的变压器1.升压变压器:把发电机电压升高2.降压变压器:把输电电压降低3.联络变压器:联接几个不同电压等级电力变压器又分为的系统4.配电变压器:把电压降到用户所需电压5.厂用变压器:供发电厂本身用电特种变压器:整流变压器,电炉变压器等。
3.符号含义:□□□□□□□□—□/□□—防护代号(一般不标,TH-湿热,TA—干热)高压绕组额定电压等级(kV)额定容量(kVA)设计序号(1、2、3……;半铜半铝加b)调压方式(无励磁调压不标,Z—有载调压)导线材质(铜线不标,L-铝线)绕组数(双绕组不标,S-三绕组,F—双分裂绕组)循环方式(自然循环不标,P—强迫循环)冷却方式(J—油浸自冷,亦可不标,G-干式空气自冷,C—干式浇注绝缘,F—油浸风冷,S—油水冷)相数(D—单相,S—三相)绕组耦合方式(一般不标,O—自耦)4.油浸变压器(电力)的基本组成:变压器主要由下列部分组成:铁心器身绕组引线和绝缘油箱本体(箱盖、箱壁和箱底或上、下节变压器油箱油箱)油箱附件(放油阀门)调压装置——无励磁分接开关或有载分接开关保护装置——储油柜、油位计、安全气道、吸湿器、油温元件、净油器、气体继电器等出线装置高、中、低压套管、电缆出线等二、组件1.压力释放阀1.1用途及工作特点压力释放阀是用来保护油浸电气设备,例如变压器、高压开关、电容器、有载分接开关等的安全装置,可以避免油箱变形或爆裂。
当油浸电气设备内部发生事故时,油箱内的油被气化,产生大量气体,使油箱内部压力急剧升高。
此压力如不及时释放,将造成油箱变形甚至爆裂。
安装压力释放阀,就是油箱压力升高到释放阀的开启压力时,释放阀在2ms内迅速开启,使油箱内的压力很快降低。
变压器知识点总结总结一、变压器的基本原理1. 变压器的定义变压器是一种通过电磁感应作用,在电路中实现电压变换的装置,它由铁芯和绕组组成。
2. 变压器的工作原理变压器工作原理基于电磁感应定律和能量守恒定律。
当交流电压加在一端的绕组上时,由于电压的变化导致绕组中产生感应电动势,使得电流流过绕组。
通过铁芯的磁场作用,感应电动势将被传导到另一端的绕组上,从而实现电压的变换。
变压器工作时将功率从一个电路传输到另一个电路,实现了电压和电流的变换。
3. 变压器的结构变压器的主要结构包括铁芯、初级绕组和次级绕组。
铁芯用于传导磁感应,初级绕组受到输入电压,次级绕组输出变压后的电压。
4. 变压器的分类根据用途和结构,变压器可分为电力变压器和专用变压器。
电力变压器广泛应用于电力系统中,用于升压、降压和配电;专用变压器包括焊接变压器、隔离变压器等,用于特定的应用场景。
二、变压器的工作原理1. 变压器的电磁感应当交流电压加在变压器的初级绕组上时,由于电压的变化导致初级绕组中产生感应电动势,使得电流流过初级绕组,产生磁场。
通过铁芯传导,这个磁场将感应到次级绕组上,从而产生次级电压。
2. 变压器的变压原理变压器通过变化绕组的匝数比例来实现电压的变压。
当初级绕组的匝数比次级绕组的匝数大时,变压器为升压变压器;反之为降压变压器。
3. 变压器的运行工况在变压器正常运行时,应保持铁芯和绕组的正常温度和湿度。
同时,变压器应根据电压和电流的变化来调节工作状态,以保证其安全可靠运行。
4. 变压器的能量损失变压器在工作过程中会产生铁损和铜损。
铁损是由于铁芯中涡流和焦耳热导致的能量损失,而铜损是由于绕组电阻导致的能量损失。
这些损失会导致变压器的效率下降,需要及时进行维护和检修。
三、变压器的特点和应用1. 变压器的特点变压器具有电压转换、功率传输、绝缘隔离和运行稳定等特点。
它能够在不改变频率的情况下实现电压的变压,同时转换功率和保证电气设备的安全运行。
1、空载电流、负载损耗、阻抗电压空载电流:当额定频率下的额定电压(分接电压),施加到一个绕组的端子,其它绕组开路时,流经该绕组线路端子的电流的方均根值。
其较小的有功分量用以补偿铁心的损耗,其较大的有功分量用以励磁,以平衡铁心的磁压降。
空载电流Io通常以额定电流的百分数表示。
变压器额定容量越大,Io越小。
负载损耗:在一对绕组中,当额定电流流经一个绕组的线路端子,且另一绕组短路时,在额定频率及参考温度下所吸取的有功功率。
负载损耗也称短路损耗,它与负载电流的平方成正比,是线圈发热的热源。
阻抗电压:双绕组变压器当二次绕组短路,一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压。
阻抗电压大小与变压器的成本和性能、系统稳定性和供电质量有关。
2、局部放电局部放电:指引起导体之间的绝缘只发生局部桥接的一种放电,即在电场作用下,绝缘系统中有部分区域发生放电,而没有贯穿施加电压的导体之间,即尚未击穿。
局部放电产生的原因:绝缘体各部位承受的电场是不均匀的,而且电介质也是不均匀的。
另外在制造或使用过程中会残留一些气泡或其它杂质等,于是在绝缘体内部或表面就会出现某些区域的电场强度高于平均电场强度,某些区域的电场强度低于平均电场强度。
因此,某些区域就会首先发生放电,而其它区域仍保持绝缘的特性,这就形成了局部放电。
3、干式变压器局部放电有几种形式?(1)绕组内部放电,即层、匝间绝缘介质局部放电;(2)表面局部放电;(3)电晕放电。
4、干式变压器绕组散热有哪几种形式?(1)辐射:即绕组以红外线辐射波向周围温度较低的空间传播热量;(2)对流:是发热体通过温度较低运动着的空气而散热;(3)传导:是热源从温度较高处直接到温度较低处。
5、三相变压器接线Y,yn0和D,yn11有什么区别?(1)当变压器二次侧负载不对称时D,yn11接线比Y,yn0接线零位偏移小;(比Y,yn0零序阻抗小)(2)采用D,yn11接线方式可提高变压器过电流继电保护装置的灵敏度,简化保护接线;(3)采用D,yn11接线方式可提高低压干线保护装置的灵敏度,有利于保证各级保护装置的选择性和扩大馈电半径;(4)D,yn11接线的变压器,其二次零线电流不作限制。
变压器第一节变压器的构造一、变压器的用途和种类变压器是利用互感原理工作的电磁装置,它的符号如图11-1所示,T是它的文字符号。
1.变压器的用途:变压器除可变换电压外,还可变换电流、变换阻抗、改变相位。
2.变压器的种类:按照使用的场合,变压器有电力变压器、整流变压器、调压变压器输入、输出变压器等。
二、变压器的基本构造变压器主要由铁心和线圈两部分构成。
铁心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11-2(a)、(b)所示。
线圈是变压器的电路部分,是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。
其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组),和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。
第二节变压器的工作原理一、变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的,原线圈接在交流电源上,在铁心中产生交变磁通,从而在原、副线圈产生感应电动势,如图11-3所示。
1.变换交流电压原线圈接上交流电压,铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈,原、副线圈中交变的磁通可视为相同。
设原线圈匝数为N1,副线圈匝数为N2,磁通为 ,感应电动势为图11-1 变压器的符号图11-2 心式和壳式变压器tN E t N E ∆∆=∆∆=ΦΦ2211 , 由此得2121N N E E =忽略线圈内阻得K N N U U ==2121 上式中K 称为变压比。
由此可见:变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。
如果N 1 < N 2,K < 1,电压上升,称为升压变压器。
如果N 1 > N 2,K >1,电压下降,称为降压变压器。
2.变换交流电流根据能量守恒定律,变压器输出功率与从电网中获得功率相等,即P 1 = P 2,由交流电功率的公式可得U 1I 1 cos ϕ1= U 2I 2 cos ϕ2式中cos ϕ1——原线圈电路的功率因数;cos ϕ2——副线圈电路的功率因数。
变压器主要内容:变压器的工作原理,运行特性,基本方程式等效电路相量土,变压器的并联运行及三相变压器的特有问题。
2-1 变压器的工作原理本节以普通双绕组变压器为例介绍变压器的工作原理,基本结构和额定值。
一、基本结构变压器的主要部件是铁心和绕组,它们构成了变压器的器身。
除此之外,还有放置器身的盛有变压器油的油箱、绝缘套管、分接开关、安全气道等部件。
主要介绍铁心和绕组的结构。
1、铁心变压器的铁心既是磁路,也是套装绕组的骨架。
铁心分:心柱:心柱上套装有绕组。
铁轭:形成闭合磁路为了减少铁心损耗,通常采用含硅量较高,厚度为0.33mm 表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。
铁心结构的基本形式分心式和壳式两种心式:铁轭靠着绕组的顶面和底面。
而不包围绕组侧面,见图2-2 特结构较为简单,绕组的装配及绝缘也较为容易,所以国产变压器大多采用心式结构。
(电力变压器常采用的结构)壳式:铁轭不仅包围顶面和底面,也包围绕组的侧面。
见图2-3,这种结构机械强度较好,但制造工艺复杂,用材料较多。
铁心的叠装分为对接和叠接两种对接:将心柱和铁轭分别叠装和夹紧,然后再把它们拼在一起。
工艺简单。
迭接:把心柱和铁轭一层一层的交错重叠,工艺复杂。
由于叠接式铁心使叠片接缝错开,减小接缝处的气隙,从而减小了励磁电流,同时这种结构夹紧装置简单经济可靠性高,多采用叠接式。
缺点:工艺上费时2、绕组绕组是变压器的电路部分,用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
接入电能的一端称为原绕组(或一次绕组)输出电能的一端称为付绕组(或二次绕组)一、二次绕组中电压高的一端称高电压绕组,低的一端称低电压绕组高压绕组匝数多,导线细;低压绕组匝数少,导线粗。
因为不计铁心的损耗,根据能量的守恒原理U1I1 U2I2 S (s原付绕组的视在功率)电压高的一端电流小所以导线细从高低压绕组的相对位置来看,变压器绕组可以分为同心式和交叠式两类同心式:高低压绕组同心的套在铁心柱上。
为便于绝缘,一般低压绕组在里面高压绕组在外面。
变压器主要内容:变压器的工作原理,运行特性,基本方程式等效电路相量土,变压器的并联运行及三相变压器的特有问题。
2-1变压器的工作原理本节以普通双绕组变压器为例介绍变压器的工作原理,基本结构和额定值。
一、基本结构变压器的主要部件是铁心和绕组,它们构成了变压器的器身。
除此之外,还有放置器身的盛有变压器油的油箱、绝缘套管、分接开关、安全气道等部件。
主要介绍铁心和绕组的结构。
1、铁心变压器的铁心既是磁路,也是套装绕组的骨架。
铁心分:心柱:心柱上套装有绕组。
铁轭:形成闭合磁路为了减少铁心损耗,通常采用含硅量较高,厚度为0.33mm表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。
铁心结构的基本形式分心式和壳式两种心式:铁轭靠着绕组的顶面和底面。
而不包围绕组侧面,见图2-2特结构较为简单,绕组的装配及绝缘也较为容易,所以国产变压器大多采用心式结构。
(电力变压器常采用的结构)壳式:铁轭不仅包围顶面和底面,也包围绕组的侧面。
见图2-3,这种结构机械强度较好,但制造工艺复杂,用材料较多。
铁心的叠装分为对接和叠接两种对接:将心柱和铁轭分别叠装和夹紧,然后再把它们拼在一起。
工艺简单。
迭接:把心柱和铁轭一层一层的交错重叠,工艺复杂。
由于叠接式铁心使叠片接缝错开,减小接缝处的气隙,从而减小了励磁电流,同时这种结构夹紧装置简单经济可靠性高,多采用叠接式。
缺点:工艺上费时2、绕组绕组是变压器的电路部分,用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
接入电能的一端称为原绕组(或一次绕组)输出电能的一端称为付绕组(或二次绕组)一、二次绕组中电压高的一端称高电压绕组,低的一端称低电压绕组高压绕组匝数多,导线细;低压绕组匝数少,导线粗。
因为不计铁心的损耗,根据能量的守恒原理S I U I U ==2211 (s 原付绕组的视在功率)电压高的一端电流小所以导线细从高低压绕组的相对位置来看,变压器绕组可以分为同心式和交叠式两类同心式:高低压绕组同心的套在铁心柱上。
为便于绝缘,一般低压绕组在里面高压绕组在外面。
交叠式:高低压绕组互相交叠放置,为便于绝缘,上下两组为抵压三、变压器的额定值额定值是正确使用变压器的依据,在额定状态下运行,可保证变压器长期安全有效的工作。
1、 额定容量N S :指变压器的视在功率。
对三相变压器指三相容量之和。
单位伏安(V A )千伏安(KV A )2、 额定电压N U :指线值,单位伏(V )千伏(kV ),N U 1 指电源加到原绕 组上的电压,N U 2是副方开路即空载运行时副绕组的端电压。
3、 额定电流N I :由N S 和N U 计算出来的电流,即为额定电流 对单相变压器:N N N U S I 1=N N N U S I 22= 对三相变压器:N U S I NN 113=NNN U S I 223= 4、额定频率f N :我国规定标准工业用电频率为50赫(HZ )有些国家采用60赫。
此外,额定工作状态下变压器的效率、温升等数据均属于额定值。
2~2变压器的空载运行本节介绍变压器的空载运行的电磁过程,并推出空载运行的等效电路方程式相量图,一、空载运行时电动势和电压比变压器一次绕组接电源,二次绕组开路,负载电流I 2为零,这种情况即为变压器的空载运行。
上图为空载运行示意图,1N 和2N 为一、二次绕组的匝数分别绕在两个铁心柱上。
变压器参数方向的规定: (1)Φ与i 之同向,即符合右手螺旋关系(2)U 与i 同向(一次侧为电动机惯例,二次侧为发电机惯例)(3)e 和I 方向一致。
由Φ→=→→1010101i N F i u 若不计漏磁通,按上图所规定个量的正方向,由基尔霍夫第二定律可列出一。
二次绕组的 电压平衡方程式 dtd N R ie R i u Φ+=-=111011101 dt d N e u Φ-==2220 式中R 1为一次绕组的电阻,u 20为二次侧空载电压即开路电压,一般i 10R 1很小,忽略不计则:11E U -=K N N e e U U ===212121由此可见要使一、二次测具有不同的电压,只要一、二次测具有不同的匝数即可,这就是变压器的原理。
二.主磁通和激磁电流通过铁心并与一二绕组交链的磁通用Φ表示由:dtd Ne Φ-=1得dt e N dt N e ⎰⎰-=-=Φ11111 空载时11e U -= 则1e 也是正弦波t E e ωsin 211=Θwt wt N E tdt E N m cos cos 2sin 211111Φ==-=Φ∴⎰ωω 112N E m ω=Φm Φ:主磁通的幅值 11111144.422N f N f N E m m m Φ=Φ=Φ=∴πω& 1E 滞后m Φ090,同理可证明2E 滞后m Φ090产生主磁通所需的电流叫激磁电流,用 m i 表示,空载时i 10全部用以产生主磁通即: 10i i m =三、主磁通和激磁阻抗e i N i u →Φ→→→101101交流电路的电磁关系是电流激励磁场,而感应电势是磁场的响应。
这种激励与响应之间的关系常用一种参数表征,这个参数即为感抗m m mm N I F R F Λ=Λ==Φ12μΘ m Λ:主磁通得磁导 用相量表示为 mm N I Λ=Φ12μ&& 而m fN N I E Φ=1112μ 用相量表示为:mfN J E Φ-=112π&& (E 1滞后m Φ900)将mm N I Λ=Φ12μ&&带入上式 得:(211fN J E π&&-=m N I Λ12μ)=μμμπI X J I fN J m &&&&-=Λ-122式中: :1μL 铁心线圈磁化电感:μX 铁心线圈磁化电抗另外,考虑铁心损耗,激磁电流m I &由μI &和Fe I &组成 Fe I &与)(1E &-同相,于是,铁心线圈等效电路如下(a )所示μμμμμμμμμμX R R jX X R X R jX R jX R jX R jX R jX R jX R JX R Z Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe m m m +++=-+-=+=+=2222)())(()(m m Z I E -=1Rm :激磁电阻,表征铁心损耗的一个等效参数Xm :激磁电抗,表征铁心磁化性能的一个等效参数Zm :激磁阻抗,表征铁心损耗和磁化性能的一个等效参数注:以上三值随饱和饱和度变化而变化,都不是常数,但当外加电压变化不大时,铁心内的磁通变化不大,饱和度不大,可认为Zm 为常值四、漏磁通和漏磁电抗在实际变压器中,除交链一、二次绕组的主磁通外,还有一部分仅与一个绕组交链通过空气闭合的漏磁通dt d N e i δδδ11111Φ-=→Φ→dt d N e i δδδ22222Φ-=→Φ→ 同理: 111I X J E &&&δδ-= 222I X J E &&&δδ-= μμμωω12111Λ==N L X 一次漏电抗μμμωω22222Λ==N L X 二次漏电抗一、二次漏电抗均为常数漏电抗是表征漏磁效应的一个参数,漏磁路可以认为是线性的,所以δ1X 和δ2X 为常数注:空载运行时02=i , 所以02=δe , mI X J E &&&δδ11-= 综合上述分析的空载运行时变压器一、二次侧的电压方程式如下: δ111101e e R i U --=22e U =(引入了δ1X 和m Z 后,就将磁场问题简化成电路形式,将磁通感应电势用一电抗表征,主磁通经铁心引起铁耗,故引入阻抗m Z ,漏磁通引入δ1X )2-3变压器的负载运行本节介绍变压器负载运行的物理过程。
一次侧接交流电源,二次侧接负载L Z ,二次侧中便有负载电流流过,这种情况称为负载运行一、磁动势平衡和能量传递当接入2222F I N I Z L →→→也将作用于主磁路上。
F 2的出现,使m Φ趋于改变.11常数=-=E U Θ相应得m Φ为常数, 因此要达到新的平衡条件是:一次侧绕组中电流增加一个分量m L I I i -=11,与二次侧绕组中由2i 产生的磁势由i 2产生的磁势相抵消。
以维持m Φ不变,即:02111=+i N i N L 2121i N N i L -= 这一关系式称为磁势平衡关系,当负载电流增加时,原绕阻的电流也随之增加,从而使变压器的功率从原方传递到负方:2121N N e e =Θ 2211e i e i L =-∴ 2-4变压器的基本方程式、等值电路和相量图本节为该章重点内容,采用绕组归算的方法推出变压器的基本方程式、等效电路和相量图。
一、基本方程式1、磁动势方程式负载后作用于主磁路上的磁势有两个11i N 和22i Nm Ni I N i N =+2211(励磁磁势,维持不变,与空载时相同)L m m i I I N N I I +=-+=)(2121&&&负载时,作用于铁心上的磁动势是一、二次绕组的合成磁动势,且为空载时的磁动势,即激磁磁动势。
上式表明负载后,一次侧电流由两部分组成,一部分维持主磁通的Im 。
另一部分用来抵消二次侧的负载分量,↑↑→↑→-=1122121,I I I I N N i L L &能量由一次侧传到二次侧。
1、 电压方程式由主磁通在一、二次绕组中分别感应电势E 1和E 2, 漏磁通在一、二次绕组中感应漏电势,此外,一、二次侧绕组还分别有电阻压降, 根据吉尔霍夫定律及负载运行示意图中各量正方向的规定,可列写一、二次侧电压方程如下:111111111111)(E Z I E jx R I E R I E U -=-+=-+-=δδδ&&&222222222232)(E Z I E jx R I E R I E U -=-+=-+-=δδδ&&&式中:σσ21,Z Z 一、二次侧绕组漏磁抗 21,R R 一、二次侧绕组漏电阻δδ21,x x 一、二次侧绕组漏电抗归纳起来变压器的基本方程式为:mm z I Z I Z I E Z I U +==-=δδδ11111111&&&2222U Z I E &&+=δ K E E =21&& mNi I N i N =+2211m m Z I E -=1按磁路性质不同,分为主磁通和漏磁通两部分。
并分别用不同的电路参数表征,漏感磁通感应电势用δ1x 和δ2x 表征。
主磁通感应电势用m Z 表征,δ1x 和δ2x 为常数,m Z 不为常数。