第02章p变压器

船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系第二章变压器变压器是一种静止的电器由绕在共同铁心上的两个或两个以上的绕组通过交变磁场而联系着，利用电磁感应原理从一个电路向另一个电路以磁场能量为中介传递电能或传输信号，把某一种等级的电压与电流转变成另外一种等级的电压与电流。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系AXuiN1axN2ZL图2-1单相变压器的原理图船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系第二章变压器第一节变压器的用途及分类第二节变压器的基本结构和铭牌第三节变压器的工作原理及运行特性第四节三相变压器的磁路系统第五节变压器的联接组及三相变压器的运行问题第六节自耦变压器及仪用互感器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系发电厂1.05万伏输电线22万伏升压变电站1万伏降压实验室380/220伏降压仪器36伏降压一、变压器的用途第一节变压器的用途及分类船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系（1）从输电方面来说，采用高压输电较为经济，因为当输送功率一定时，电压越高，输电线上的电流越小，输电线截面小，可以节省有色金属；当输电距离、输电线材料及其截面大小一定时，线路上的损耗小。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系（2）在用电方面多采用低压电，这主要是为了安全，同时可以降低用电设备的绝缘等级、减少成本，为此必须要用降压变压器将输电线上的高压降低到配电系统所需要的电压。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系（3）在交流船舶上，各种不同的用电设备需要大小不同等级的电压，因而需要有不同型式的变压器。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系（4）在船舶电力系统和控制系统中，变压器主要应用于主照明、应急照明、厨房照明、控制用电源以及各种仪用互感器中；在采用电力推进船舶中，变压器还用于升压和降压。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系二、变压器的分类变压器的种类很多，可以从不同的角度来予以分类（1）根据变压器的用途来划分电力变压器调压变压器测量变压器控制变压器特殊变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系（2）根据变压器本身的结构来划分双绕组变压器自耦变压器三绕组变压器多绕组变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系（3）按相数来划分单相变压器三相变压器多相变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系（4）根据变压器的冷却条件来划分油浸变压器干式变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系三相变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系心式变压器壳式变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系电源变压器电力变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系控制变压器接触调压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系三相干式变压器油浸式电力变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系一、变压器的结构图2-1变压器的结构示意图及电路符号u1N1i1i2u2KZLΦN2铁芯原边绕组副边绕组第二节变压器的基本结构和铭牌船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系额定容量传送功率的最大能力。（额定视在功率）NSNNNNNIUIUS2211（理想单相双绕组）二、变压器的铭牌数据NNNNNIUIUS112233（理想三相双绕组）船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系额定电压变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许的电压值。NNUU21、额定电流变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。NNII21船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系变压器几个功率的关系:效率负载功率因数21PP原边输入功率：cos222IUP输出功率：NNNIUS11容量：船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系容量SN输出功率P2原边输入功率P1输出功率P2注意：船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系频率f相数m接线图与联接组漏阻抗Z或短路电压运行方式（长期的或短期的）冷却方式变压器的总重量船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系接上交流电源u1原边电流i1等于励磁电流i10i10产生磁通（交变）1u2e1iΦ1e1N2N一、变压器的工作原理第三节变压器的工作原理及运行特性变压器的空载运行船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系dtdΦNedtdΦNe2211产生感应电动势（e、方向符合右手定则）1u2e1iΦ1e1N2N船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系mmΦNfEΦNfE221144.444.4根据交流磁路的分析可得：10i1u20u2i1e2e202uu02i时U1≈E1,U2≈E2船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系结论：改变匝数比，就能改变输出电压。KNNEEUU212121K为变比船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系变压器的基本变换功能：变阻抗：电子电路中的阻抗匹配变电压：电力系统变电流：电流互感器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系二、变压器的运行特性变压器的效率由于变压器中无转动部分，在能量传递过程中的损耗主要为铜损和铁损两部分，一般效率都很高，大多数在95%以上，大型变压器的效率可达99％以上。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系变压器的外特性原边加额定电压，副边负载功率因数cosφ2一定时，副边端电压随负载电流变化的关系，即U2=ƒ(I2)图2-20变压器的外特性)(8.0cos2容)(8.0cos2感1cos2船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系电压变化率%100%222NNUUUU变压器的电压变化率一般很小，为4%～6%左右。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系变流原理结论：原、副边电流与匝数成反比由于变压器本身功率损耗很小,原、副边的伏安功率近似相等。即：U1I1≈U2I2∴kNNUUII1121221船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系阻抗变换原理1i1u2u2iLZ1N2N22IUZL从原边等效：22222211'KZKIUKIKUIUZLL船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系LLZKZ2'结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系一、三相变压器组的磁路第四节三相变压器的磁路系统三相变压器组的磁路特点是，三相磁通各有自己单独的磁路，互不相关。当原边外加三相电压对称时，各相的主磁通必然对称，各相的励磁电流，即空载电流也是对称的。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系优点是制造和运输方便，备用的变压器容量较小（全组容量的三分之一）。缺点是它有硅钢片用量较多、价钱较贵、效率较低、占地面积较大等。一般仅用于大容量及超高压的变压器中。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系图2-21三相变压器的磁路系统ABCXYZABC船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系a)b)c)图2-22三相变压器的磁路演变BCA二、三相变压器的磁路船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系一、单相变压器的联接第五节变压器的联接组及三相变压器的运行问题ab图2-24单相变压器的二种不同联接图2-23单相变压器的出线标志图2-25实验测定极性AXaxAXaxXxAXaxAXUAXVax船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系采用时钟表示法：就是把高压和低压的电势相量看作为时钟面上的长针和短针，把长针指向12点，看短针指在哪个数字上，就作为连接组的区别。连接组有两种：I/I-12、I/I-6。I/I表示单相变压器。我国标准采用连接组I/I-12。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系（a）（b）（c）绕组极性的判别船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系同极性端标记“”船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系交流法AXaxu把两个线圈的任意两端(X-x)连接,然后在AX上加一小电压u。AaaxAXUUU、、测量：船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系交流法AXaxu说明A与x或X与a是同极性端；axAXAaUUU若船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系交流法AXaxu说明A与a或X与x为同极性端。||axAXAaUUU若船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系三相变压器(或组)的三相原、副绕组均可分别连接成星形或三角形,共有4种基本连接形式:Ｙ/Ｙ、△/Ｙ、Ｙ/△和△/△。二、三相变压器的联接标准连接组：Ｙ/Ｙ和Ｙ/△。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系Y/Y连接的三相变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系3031200111...UUUUUUBAAB3031200222...UUUUUUbaabkUUUUabAB2133Y/Y连接的三相变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系Ｙ/△连接的三相变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系3031200111...UUUUUUBAAB6012022..UUUUbabkUUUUabAB3321Ｙ/△连接的三相变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系KNNfNfNEEUUmm2121212144.444.42211UIUIKNNII11221第六节自耦变压器及仪用互感器一、自耦变压器船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意：原、副边千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系二、电压互感器电压互感器高压侧的额定电压有多种不同规格，而低压侧一般均为100V船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系2.铁心、低压绕组一端接地，以防在绝缘损时，在副边出现高压。使用注意：被测电压=电压表读数N1/N21.副边不能短路，以防产生过流；使用目的:(1)扩大测量仪表的量程;(2)使测量仪表与高压电路绝缘隔离。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系三、电流互感器同电压互感器一样，电流互感器原边额定电流（即被测电流）有各种不同的等级，而副边一般均为5A或1A。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系被测电流=电流表读数N2/N12.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在副边出现过压。1.副边不能开路，以防产生高电压；使用注意：使用目的:(1)扩大测量仪表的量程;(2)使测量仪表与高压电路绝缘隔离。船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系四、钳形电流表船舶电气设备与系统2020/4/24课件轮机工程学院船电系钳形电流表是利用电流互感器原理制成的一种便携式交流电流测量仪表。它的互感器铁心做成钳形，可以开合，以便在不断开被测线路的情况下使其从铁心中穿过，作为匝数N1=1的原边绕组；电流表的表头与铁心