变压器工作原理讲解ppt课件

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非理想参数
变压器等效电路
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频率响应
降低磁化和泄露电感和分布电容可以增加频 率范围
降低磁芯损耗和绕线电阻可以降低插入损耗
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频率响应
脉冲上升的时域响应如右图 并联的磁化电感LM对于上升
沿有很大的阻抗，可以忽略 响应曲线是指数阻尼振荡下
降 振荡幅值和阻尼系数决定于
LL，CD，R2。（假设源阻抗 可以忽略）
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以太网线的传输模式
传输模式的图示
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各传输模式和EMI间的关系
信号对两线间的差模信号：相反的电流相互抵消， 电场抵消，低EMI问题。
信号对之间的共模/差模混合信号：与真正的共 模信号不同，它的传输也在线缆内部，所以也不 是影响EMI的主要信号。
信号与环境间的共模信号——主要的EMI源：传 输发生在线缆和周围环境间，最容易引起EMI问 题。所以变压器主要的EMI抑制功能就是减少这 部分的噪声。
种传输模式并不是EMI的主要源。 所谓的共模端接并没有端接真正的共模信号。 此端接的效能主要决定于系统设计，不能简单的
认为此端接会提升EMI性能还是降低EMI性能。 需要考虑如下两点：一是成本和益处；二是有可 能为共模噪声提供一个绕过共模电感的路径。
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正确认识所谓的共模端接
高压电容连接到噪声源点会增加线缆的共模电流 和辐射，如图。参考平面如果不是理想的0V，高 频的共模电流会绕过共模电感流到外部线缆上， 引起辐射。
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频率响应
脉冲峰值的响应曲线如右 图
响应主要决定于磁化电感 和负载阻抗R2
漏感远小于磁化电感，可 以忽略
分布电容可以忽略，因为 电流不经过此电容
负载电压随时间指数降低
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绕组是变压器的电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜 线在绕线模上绕制而成。
绕组包括高压绕组和低压绕组。 高、低压绕组同心套装在铁芯柱上。 低压绕组在里，高压绕组在外。 三相变压器的高、低压绕组存在相间联结问题。
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变压器其它附件
温度计；吸湿器，储油柜； 油表；安全气道；气体继 电器；高压套管；低压套 管；分接开关；油箱等等
我国电网频率规定为50Hz。
例 三相变压器， SN=200kVA, U1N/U2N=10/0.4kV,
求： I1N/I2N 解：三相变压器 I1N3 S U N 1N;
I2N3S U N 2N
I1N
SN 3U1N
200 11.55A 3*10
I2N
SN 3U2N
200 288.68A 3*0.4
的电气设备， 根据电磁感应原理，将一种形态（电压、电 流、相数）的交流电能， 转换成另一种形态（同频率）的 交流电能。
电力变压器用途：
经济的输送电能：高压输电减少输电线路上电能损耗； 合理的分配电能：按用户区域电压等级和负荷需求供电； 安全的使用电能：变压器配备多种保护措施。
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第三章 变压器
电力系统示意图：
安装容量约为发电机的装机容量的5~7倍。
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变压器的分类
按用途分：
① 电力变压器 ——在电力系统中使用的用于升高电压
或降低电压的变压器。
② 特种变压器 ——根据冶金、矿山、化工、交通等
部门的具体要求而设计制造的专 用变压器。
③仪用变压器 ——电压、电流互感器，旋转变压器。
额定频率 50 Hz
器身吊重 765kg
相 数 三相

• 示。铁芯柱上套装绕组，铁轭使整个铁芯构成闭 合回路。运行时变压器的铁芯必须可靠接地。
• （２）绕组
• 绕组是变压器的电路部分。为了保证变压器 有足够的使用年限，对绕组的电气性能、耐热性 能和机械强度都有严格的要求。一般配电变压器 多采用同心式绕组。同心式绕组
• 的原、副绕组绕成两个直径不同的圆筒形，低压 绕组放在里面靠近铁芯，高压绕组套在外面，同 心式绕组的结构如图５－３所示。由于这种绕组 结构简单，制造方便，所以在工厂（变电所）中 应用的非常广泛。
一次侧接交流电源，二次侧接负载，二次侧中便有负载电流流过，这种情况称为负载运行。
③由于采用Ｄｙｎ１１Ｙｙｎ０
1)1～3年或自行规定
铁心局部过热甚至烧坏，造成磁路短路，使铁心损耗增加。
变压器器身结构 这是因为，一方面受到过去低压电器的断流能力及短路稳定度要求的限制；
铁芯柱上套装绕组，铁轭使整个铁芯构成闭合回路。
内部故障：变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或
引出线通过外壳发生的接地故障等。
（２）变压器绕组绝缘的判断
铁心夹件的支板距心柱太近，硅钢片翘凸而触及夹件支板或铁轭螺杆。
下面介绍电力变压器的型号和额定值。
如为－7％和＋10%分接时，其容量按制造厂的规定；
• 图５－２ 已 叠装好的叠接 式铁芯
• １—铁轭；
• ２—铁芯柱
图５－３ 同心式绕组的结 构
（ａ）单相变压器；（ｂ） 三相变压器 １—低压绕组；２—高压绕 组；３—铁
（３）绝缘
变压器的绝缘部分分为外部绝缘和内部绝缘。外部绝
缘是指油箱外部的绝缘，主要包括高、低压绕组引出的瓷 绝缘套管和空气间隙绝缘；内部绝缘是油箱盖内部的绝缘 ，主要包括绕组绝缘和内部引线绝缘等。 （４）油箱及其他附件

变压器参数
变压器的参数包括额定电压、额 定电流、额定容量等，这些参数 是选择和使用变压器的重要依据 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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变压器运行与维护
变压器运行规定
80%
变压器投运前检查
确保变压器外观完好、油位正常 、无渗漏油现象，各侧引线连接 良好，无异常声响和异味。
100%
变压器操作规定
严格按照操作规程进行变压器的 投运、停运以及并列操作，防止 误操作导致设备损坏或电网事故 。
变压器试验方法与标准
试验方法
变压器试验方法包括常规试验和非常规试验。常规试验包括 绝缘电阻测试、介质损耗角正切值测试、直流电阻测试等； 非常规试验包括局部放电测试、频率响应测试等。
试验标准
变压器试验应符合国家相关标准和电力行业标准，如《电力 变压器检修导则》、《电力设备预防性试验规程》等。
变压器常见故障与处理
特殊巡视
在恶劣天气、过负荷、短路等 特殊情况下，增加巡视次数， 重点检查变压器的冷却系统、 油温、油位等关键部位。
变压器异常处理
异常现象判断
根据变压器的运行参数、声音、气味 等变化，判断变压器是否存在异常现 象。
异常处理流程
故障诊断与修复
对变压器进行故障诊断，找出故障原 因，采取相应的修复措施，如更换绕 组、清洗冷却系统等，确保变压器恢 复正常运行。
路。
变压器故障案例二
某220kV变压器在运行中出现油 温异常升高，经过检查，发现变 压器冷却器堵塞，导致散热不良
，引起油温异常升高。
变压器故障案例三
某500kV变压器在预防性试验中 发现油中溶解气体含量超标，经 过分析，发现变压器内部存在局
部放电故障。
变压器事故案例

(2)绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕 制而成。 绕组套装在变压器铁心柱上，一般低压绕 组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层， 以便于提高绝缘性能。
(3)油、油箱、冷却及安全装置 器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。 变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油 受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作 用。 油箱有许多散热油管，以增大散热面积。 为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强 迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲 淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。
二、变压器的基本工作原理
图5.1 双绕组变压器的工作原理示意图 (1)原理图 一个铁心：提供磁通的闭合路径。 两个绕组：一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组(副边)N2。 (2)工作原理 当一次绕组接交流电压后，就有激磁电流i存在，该电流在铁心中可产生一个 交变的主磁通Φ。 Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
I 0 I m I 0 I 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
（5-12）
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得：
E1 (rm jxm )I m zm I m
2
（5-13）
r 式中，m 为激磁电阻，它反映了铁心内部的损耗即： pFe I m rm ；xm Lm 为激磁电 抗，它表征了主磁路铁心的磁化性能，其中，激磁电感 Lm 可由下式给出：
，称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见，变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变 换的功能。可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了，即: 若使 N2>N1，则为升压变压器(step-up transformer)； 若使 N2<N1，则为降压变压器(step-down transformer)。 图5.1中，二次侧的负载阻抗为：

自学课本P41“变压器的原理”和优化设计P30页 “理想变压器的基本关系推导，回答下列问题：
1、变压器的工作原理。 2、什么是理想变压器？ 3、理想变压器（只有一个副线圈时） 原、副线圈的电压，电流，功率间的关 系？如何推导？
三、理想变压器的规律
1. 电压与匝数的关系
原副线圈中磁通量变化率相等
即 相同。
❖ 是电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要 装置。
❖ 也是电力拖动系统和自动控制系统中 ，电能传递或 作为信号传输的重要元件
第一节 变压器的工作原理 分类及结构
❖ 1.变压器 ---- 静止的 电磁装置
❖ 变压器可将一种电压的 交流电能变换为同频率 的另一种电压的交流电 能
❖ 电压器的主要部件是一 个铁心和套在铁心上的 两个绕组。
I1
I2
原、副线圈中产生的感应 电动势分别是：
U1 n1

n2 U2
E1=n1/t E2=n2/t E1/n1= E2/n2
原线圈回路有：U1− E1=I1r1≈ 0 则U1=E1 副线圈回路有：E2=U2 +I2r2 ≈U2 则U2=E2
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2 则：U1/U2= n1/n2
主要部件： 铁心；一次绕组（N1匝）、二次绕组(N2匝) 。
工作原理简述：
u1→i1→Φ →
e1

N1
d dt

u1
→
d e2 N 2 dt u2
i1 u1 e1
Φ N1 N2
i2
e2 u2 ZL
有效值比：U1 E1 N1 U2 E2 N2
只要一、二次绕组匝数不 可见:
同，即可实现改变电压。

对于干式变压器应仔细核对分接连片位 置，三相位置保持一致。应注意将端子上 的污物去除后紧固连片，测量直流电阻合 格后，记录分接开关变换情况后方可投入
运行。
七、操作异常情况及处理方法 无载分接开关操作中异常情况处理方法
序号 操作中出现的问题 1 操作机构卡滞
2 绕组直流电阻不稳定
处理方法
重新安装操动杆； 更换弹簧，调整动触头； 调整密封环松紧度
三、变压器调压方式
变压器有两种调压方式，一种是无 载调压，一种是有载调压。有载调压就 是在变压器运行时可以调解变压器的电 压。无载调压和有载调压都是指变压器 分接开关的调压方式，区别在于无载调 压开关不具备带负荷转换挡位的能力， 因为这种分接开关在转换挡位过程中， 有短时断开过程，断开负荷电流会造成 触头间拉弧烧坏分接开关或短路，故调 挡时必须使变压器停电。
三相挡位连接片位置一致
有载调压分接开关变换挡位时应逐级 一次变换，同时监视分接位置及电压、电 流的变化，核对系统电压与分接额定电压 间的差值，使其符合规定。
5.有载调压装置
①有载调压装置又称为有载分接开关， 是在变压器不中断运行的带电状态下进 行调压的装置。
②有载调压开关主要由调压电路，选择 电路，过渡电路，调压绕组，动、静触 头和过渡电阻器组成。
4.无载调挡应注意事项
无载调压分接开关变换挡位时应作多次 转动，以便清除触头上的氧化膜和油污。 严禁在分接开关挡位调整不到位时恢复供 电，避免因三相绕组不平衡、接触不良放 电、烧断分接头引线等问题，严重时会引 起损坏变压器。
干式变压器调整时，还应核对一次侧 的每个绕组位置与连接是否对称，严禁错 位。
调整分接开关
检查操作电源及控制回路正确性，消除后 做整体联动试验

以赫兹（Hz）为单位。可我编辑国课额件PP定T 工频为50Hz。
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§1-4 变压器的额定值
注意： 1）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) 除额定值以外，铭牌上还标有变压器的相数，联结组 标号和绕组联结图、阻抗电压等
3）双绕组变压器原、副边容量按相等进行设计
4）U1N指电源加到变压器原边的电压； U2N指原边加上 额定电压时的副边开路电压，空载电压，副边电流为零
▪绝缘结构
作用：实现变压器的绝缘，包括外部绝缘和内部绝缘。
▪油箱和其它附件
作用：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压
器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又
是冷却介质。
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低压 高压
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§1-4 变压器的额定值
▪额定容量
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§1-3 变压器的基本结构
▪铁心
作用：磁路的构成部分。为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗，
铁心均用0.35－0.5mm厚的热轧或冷轧硅钢片叠成，片间涂以
0.01~0.013mm厚的漆膜，以避免片间短路。
▪绕组
作用：电路的组成部分，用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或圆
线绕成 。感应电势、通过电流、实现机电能量转换。
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三、理想变压器的变压规律
原、副线圈中产生的感应电 动势分别是：
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻有
U1=E1 U2=E2
U 1 n1
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U2