变压器的基本工作原理与结构课件.ppt

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1、3.1变压器的基本工作原理和结构3.1.1基本工作原理和分类一、基本工作原理变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。只要一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。原绕组副绕组铁心电源负载W1W2湖南机电职业技术学院电气工程系二、分类按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压

2、器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。3.1.2基本结构一、铁心变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。二、绕组三、油箱

3、四、绝缘套管此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。3.1.3型号与额定值一、型号型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。二、额定值此外，额定值还有额定频率、效率、温升等。指长期运行时所能承受的工作电压指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压器中指的是线电流

4、3.2.1电磁关系一、空载运行时的物理情况3.2单相变压器的空载运行主磁通与漏磁通的区别二、各电磁量参考方向的规定强调：磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感应它的磁通之间符合右手螺旋定则。1）性质上：与成非线性关系；与成线性关系；2）数量上：占99%以上，仅占1%以下；3）作用上：起传递能量的作用，起漏抗压降作用。三、感应电动势分析1、主磁通感应的电动势——主电动势设则有效值相量同理，二次主电动势也有同样的结论。可见，当主磁通按正弦规律变化时，所产生的一次主电动势也按正弦规律变化，时间相

5、位上滞后主磁通。主电动势的大小与电源频率、绕组匝数及主磁通的最大值成正比。2、漏磁通感应的电动势——漏电动势漏电动势也可以用漏抗压降来表示，即根据主电动势的分析方法，同样有由于漏磁通主要经过非铁磁路径,磁路不饱和,故磁阻很大且为常数,所以漏电抗很小且为常数,它不随电源电压负载情况而变.3.2.2空载电流和空载损耗一、空载电流1、作用与组成2、性质和大小性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立磁场，产生主

6、磁通——无功分量；另一个是铁损耗分量，作用是供变压器铁心损耗——有功分量。大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸有关，用空载电流百分数I0%来表示：3、波形由于磁路饱和，空载电流与由它产生的主磁通呈非线性关系。当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈平顶波形。实际空载电流为是正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。二、空载损耗对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的1.3次方成

7、正比，即空载损耗约占额定容量的0.2%~1%，而且随变压器容量的增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。变压器空载时，一次侧从电源吸收少量的有功功率，用来供给铁损和绕组铜损。由于和均很小，所以，即空载损耗近似等于铁损。3.２.３变压器基本方程式、等效电路和相量图一、空载运行1、电动势平衡平衡方程（1）一次侧电动势平衡方程忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有则可见，影响主磁通大小的因素有电源电压、电源频率和一次侧线圈匝数。（2）二

8、次侧电动势平衡方程2、变比定义对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，近似为额定相电压之比，具体为Y，d接线D，y接线2、等效电路一次侧的电动势平衡方程为基于表示法，感应的也用电抗压降表示，由于在铁心中引起，所以还要引入一个电阻，用等效，即所以,空载时等效电路为由于磁路具有饱和特性，所以不是常数，随磁路饱和程度增大而减小。mmmZXR,,为励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于，所以有时忽略漏阻抗，空载等效电路只是一个元件的电路。在一定的情况下，大小取