相变压器的认识与使用

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1、变压器的运行与维护【项目目标】【项目内容】单相变压器的结构、工作原理、运行持性及极性测定；其他用途变压器的结构、工作原理；三相变压器的认识及联结组别的判定；变压器的使用与维护。掌握变压器的作用、基本结构；理解变压器的电压、电流和阻抗变换原理。掌握自耦变压器、多绕组变压器、电焊变压器、仪用互感器等特殊变压器的结构特点；理解其工作原理；了解其应用范围。掌握三相变压器的结构；理解其工作原理。会进行小型变压器的测试、维护与故障检修。一、变压器的结构与分类变电压：电力系统变阻抗：电子电路中的阻抗匹配(如输出变压器)变电流：电流互感器1.变压器的应用任务1.1单相变压器的认识与使

2、用节省金属材料(经济)电能损耗小I→导线截面积S电力工业中常采用高压输电、低压配电(保证用电安全)。在能量传输过程中，当输送功率P=UIcos及负载功率因数cos一定时电能的输送示意图G~发电机输电线降压变压器高压配电线降压变压器低压配电线发电厂区域变电所工厂(用户)发电厂工厂6.3～10.5kV35～500kV6～10kV380V/220V2.变压器的结构变压器的基本结构主要由铁芯和绕组两部分组成。(1)铁芯铁芯采用厚度为0.35～0.5mm，材料表面涂有绝缘漆的热轧(或冷轧)硅钢片，冲压成型并叠合组装成一个整体的铁芯。铁芯的基本结构形式有心式和壳式两种，如图1

3、-1所示。各种变压器的铁芯，先将硅钢片冲压成条形，然后将条形硅钢片交错地叠合组装成“囗”字形或“曰”字形，如图1-2所示。铁轭的截面有矩形、外T形、内T形和多级阶梯形，如图1-3所示。铁芯柱的截面如图1-4所示。(2)绕组根据高、低压绕组在铁芯柱上排列的方式不同，变压器的绕组可分为同心式和交叠式两种，如图1-5和1-6所示。二、变压器的运行1.单相变压器的工作原理单相变压器的工作原理如图1-8所示。根据电磁感应定律，交变的主磁通在原、副绕组中分别感应出电动势e1与e2有忽略绕组中的漏电抗压降，不考虑绕组中的电阻压降，原、副绕组的端电压可表示为若二次绕组开路，这种运行

4、方式称为变压器的空载运行。若二次绕组接负载，这种运行方式称为变压器的负载运行。其中N1和N2分别为一次、二次绕组的匝数。2.变压器的空载运行变压器空载运行是指变压器的一次绕组接在额定频率、额定电压的交流电源上，而二次绕组开路时的运行状态，如图1-9所示。设主磁能为：＝msint，则e1与e2的有效值分别为：则于是有3.变压器负载运行变压器的负载运行是指原绕组加额定电压，副绕组与负载相接通时的运行状态，如图1-10所示。这时副边电路中有了电流i2，它的大小由副绕组电动势和副边电路的等效阻抗来决定。磁动势平衡方程式为：当变压器接近满载时，I0N1的远小于I1N1，即

5、可认为I0N1≈0，于是有变压器除有变压作用和变流作用之外，还可用来实现阻抗的变换。设在变压器的副边接入阻抗为ZL，由图1-11可知，从原绕组输入端看进去的输入阻抗值

6、ZL

7、为：4.变压器的工作特性(1)变压器的外特性变压器的外特性是指电源电压和负载的功率因数为常数时，二次侧电压随负载电流变化的规律，即U2＝f(I2)。变压器的外特性曲线如图1-12所示。(2)电压变化率电压变化率是指变压器一次绕组加上交流50Hz的额定电压，二次绕组空载电压U20和带负载后在某一功率因数下二次绕组电压U2之差与二次绕组额定电压U2N的比值，用ΔU表示，即(3)变压器的损耗变压器输入

8、功率与输出功率之差(P1－P2)是变压器本身消耗的功率，称为变压器的功率损耗，简称损耗，它包括以下两部分：铜损耗PCu，也称为可变损耗；铁损耗PFe，又称之为不变损耗。(4)变压器的效率和效率特性变压器的效率是指变压器的输出功率与输入功率之比，用百分数表示，即一般中、小电力变压器效率在95%以上，大容量电力变压器最高效率可达98%~99%以上。在计算效率时，可采用下列几个假定。①以额定电压下的空载损耗P0作为铁损耗PFe，并认为铁损耗不随负载而变化，即P0＝PFe＝常数。②以额定电流时的短路损耗Pk作为额定电流时的铜损耗PCuN，且认为铜损耗与负载电流的平方成正比，即

9、，③由于变压器的电压变化率很小，负载时U2的变化可不予考虑，即认为U2＝U2N。故输出功率为式中，为负载系数，＝I2/I2N，则在功率因数一定时，变压器效率与负载系数之间的关系η＝f(β)称为变压器的效率特性曲线，如图1-13所示。为提高变压器的运行效率，设计时使铁损耗相对比较小一些，一般取βm＝0.5～0.6。三、其他用途的变压器1.自耦变压器普通双绕组变压器原、副绕组之间仅有磁的耦合，并无电的直接联系。自耦变压器只有一个绕组，如图1-14所示，即原、副绕组公用一部分绕组，所以自耦变压器原、副绕组之间除有磁的耦合外，又有电的直接联系。实质上自耦