变压器原理分析.ppt

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 产生它的电流呈线性关系
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、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。
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
3、 额定电流I2N和I2N
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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。
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。
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）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：
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。
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：
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。
1、额定容量SN 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。
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。