电机与拖动 教学课件 作者 孙建忠 刘凤春 第3章.ppt

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1、第3章　变　压　器3.1　变压器的基本结构、分类与额定值3.2　变压器的工作原理3.3　变压器的等效电路和相量图3.4　标幺值3.5　变压器的参数测定3.6　变压器的运行特性3.7　三相变压器的联结组3.8　三相变压器的并联运行3.9　特殊变压器3.1　变压器的基本结构、分类与额定值3.1.1　变压器的基本结构3.1.2　变压器的分类3.1.3　变压器的额定值3.1.1　变压器的基本结构铁心由铁心柱和铁轭两部分组成。变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为0.35-0.5mm、表面涂有绝缘漆的

2、热轧或冷轧硅钢片叠成。变压器的基本结构分为四个部分：1铁心—变压器的磁路；2绕组—变压器的电路；3油箱等其它部分。（一）铁心变压器的铁心中，每片硅钢片为拼接片。在叠片时，采用叠接式，即将上下两层叠片的接缝错开，可缩小接缝间隙，以减小励磁电流。如下图所示。铁轭铁心柱铁心柱的截面在小型变压器中采用方形。在容量较大的变压器中，采用阶梯形截面。绕组是变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线（扁线或圆线）绕制而成。（二）绕组铁轭的截面有矩形及阶梯形的，其截面一般比铁心柱截面大（5~10）%，以减小空载电流和空载损耗。叠

3、装好的铁心其铁轭用槽钢（或焊接夹件）及螺杆固定。铁心柱则用环氧无纬玻璃丝粘带绑扎。当采用冷轧硅钢片时，应用斜切钢片的叠装方法，可提高导磁系数，降低损耗。一次侧接电源二次侧接负载如下图所示有两组：一个绕组与电源相连，称为一次绕组（或原绕组），这一侧称为一次侧（或原边）；另一个绕组与负载相连，称为二次绕组（或副绕组），这一侧称为二次侧（或副边）。同心式绕组交迭式绕组对于三相变压器，根据两组绕组的相对位置，绕组可分为同心式和交叠式两种，如以下两图所示。根据绕组和铁心的相对位置，变压器有壳式结构和心式结构两种，

4、如以下两图所示。（三）其它结构部件如下图所示，油浸式电力变压器的结构中还包括油箱、绝缘套管、储油柜、安全气道等。3.1.2　变压器的分类按用途不同，变压器可分为电力变压器、配电变压器(10kV及10kV以下电压等级的变压器)、整流变压器、电焊变压器、电炉变压器、船用变压器、电源变压器以及仪用变压器等。按相数分类不同，变压器可分为单相变压器、三相变压器以及多相变压器。按每相绕组的个数不同，变压器可分为双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器(即单绕组变压器)。按冷却方式不同，变压器可分为干式变压器、油浸式变

5、压器。按结构形式不同，变压器可分为芯式变压器、壳式变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的封闭母线与电网相连的高压出线端三相干式变压器接触调压器电源变压器环形变压器控制变压器3.1.3　变压器的额定值1.额定容量SN2.额定电压U1N/U2N3.额定电流I1N/I2N4.额定频率fN指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。是输出能力保证值。额定容量指长期运行时所能承受的工作电压，单位：V、KV。额定电压指在额定容量下，变压器在连续运行时允许通过的最大电流有效值。在三相变压器中指的是线电流。额

6、定电流单位：V·A、KV·A、MV·A其实际输出功率取决于负载的大小和性质，即P=Scosφ。U1N是指根据绝缘强度和允许发热所规定的应加在一次绕组上的正常电压有效值。U2N是指一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。在三相变压器中额定电压为线电压。单位：A此外，额定值还有效率、温升等。除额定值外，铭牌上还标有变压器的相数、联结组和接线图、短路电压（或短路阻抗）的标么值、变压器的运行方式及冷却方式等。三者关系：单相：三相：额定频率fN指电源频率，我国规定标准工频为50Hz。为考虑运输，有时铭牌上还标有变压器

7、的总重、油重、器身重量和外形尺寸等附属数据。3.2　变压器的工作原理3.2.1　变压器各电磁量的参考方向3.2.2　变压器的空载运行3.2.3　变压器的负载运行3.2.1　变压器各电磁量的参考方向3.2.2　变压器的空载运行1.变压器空载运行的电磁关系2.主磁通、漏磁通与感应电动势3.变压器空载运行时的电压方程4.主磁通与励磁电流5.变压器空载运行的等效电路空载运行时的物理情况变压器的空载运行是指变压器一次绕组接在额定电压的交流电源上，而二次绕组开路时的工作情况。u1i0Φ主磁通当变压器的一次绕组加上交

8、流电压u1时，一次绕组内便有一个交变电流i0（即空载电流）流过,并建立交变磁场。N1N2Φσ1漏磁通根据电磁感应原理，分别在一、二次绕组产生电动势e1、eσ1和e2。eσ1e1e2u02i2=0u02根据基尔霍夫电压定律，按上图所示电压、电流和电动势的正方向，可写出一、二次绕组的电动势方程式为：u1=i0R1-e1-eσ1≈i0R1+N1dφ/dtu02=e2=－N2dφ/dt在一般变压器中，电阻压降i0R1很小，仅占一次绕组电压的0.1%