初级变压器01

第十七单元变压器P355引述输配电系统示意图3.15~20kV35~500kV6~10kV380V/220V发电厂工厂发电机升压变压器高压配电线区域配电所工厂（用户）发电厂降压变压器降压变压器低压配电线G~高压输电线概述：1、什么是变压器：变压器是一种通过电磁感应原理，将一种交流的电压、电流系统转换成相同频率的另一种交流的电压、电流系统，进行电能传递的静止的电气设备。概念：交流电、同频率、静止的。一、电流的磁效应及电磁感应定律回顾：电磁感应定律：导体相对磁场作切割磁感线运动或者线圈中的磁通发生变化时，导体或线圈中就会产生感生电动势，当导体或线圈是闭合回路的一部分，就会产生感生电流。动电生磁；动磁生电电流的磁效应：电流周围总是存在磁场，电流和磁场有着不可分割的联系，磁场总是伴随着电流而存在的。直流电周围存在的是稳衡磁场;交流电周围存在的是交变磁场。2、变压器的工作原理二、线圈中磁通变化产生感生电动势结论：当穿过线圈中的磁通量发生变化时，在线圈回路中就会产生感生电动势和感生电流。NS插入NS拔出SN当磁铁插入线圈时，线圈中有电流流过当磁铁拔出线圈时，线圈中也有电流流过，但方向与插入时相反当磁铁静止在线圈时，线圈中没有电流流三、法拉第电磁感应定律1、内容tΦtNeΔΔΔΔN—线圈的匝数，匝；ΦΔ—N匝线圈的磁通变化量，Wb；tΔ—磁通变化所需的时间，s；Δ—单匝线圈的磁通变化量，Wb；e—在时间内感应电动势的平均值，V。tΔ2、数学表达式线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通变化的速度（即变化率）成正比。公式中的负号表示感应电流产生的磁通总是企图阻碍原磁通的变化。实际中判断感应电动势的方向还是楞次定律更方便，公式只用来计算感应电动势的大小。NS插入四、自感现象与互感现象由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。1、自感现象当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感现象。互感电动势：互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势（eM）。iGBRP线圈1线圈22、互感现象自感电动势：自感现象中产生的感应电动势，称为自感电动势（eL）。互感系数与两线圈的结构、磁介质和相对位置有关。3、决定互感系数大小的因素2L1L如图所示两个线圈完全耦合时，互感系数最大1L2L如图所示两个线圈相互垂直时，互感系数最小L1线圈磁感线与L2线圈截面平行，互感系数最小（M=0）L1线圈的磁感线同时穿过L2线圈，互感系数最大四、软磁材料、硬磁材料、矩磁材料的磁滞回线1）软磁材料BH应用：硅钢片（变压器、电机、电磁铁的铁芯）铁氧体（非金属）（作高频线圈的磁芯材料）特点：磁导率大、矫顽力小，容易磁化也容易去磁；磁滞回线包围面积小，磁滞损耗小Hc纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。特点：剩余磁感应强度（剩磁）大、矫顽力大；不容易磁化、也不容易去磁；磁滞回线宽、磁滞损耗大。2）硬磁材料应用：作永久磁铁永磁喇叭BHHcBr钨钢，碳钢，铝镍钴合金应用：用于记忆元件，当正脉冲产生HHC使磁芯呈+B状态，则负脉冲产生H–HC使磁芯呈–B状态，构成了“0”与“1”二进制的两个状态。3）矩磁材料：特点：磁滞回线呈矩形状，Br=BS，Hc不大。锰镁铁氧体，锂锰铁氧体CHCHBH五、涡流与涡流损耗1、涡流的产生当铁心线圈通过交流电流时，铁心内的交变磁通会产生感生电势，进而在铁心内引起环流。这些环流通常作涡流状流动，称为涡流。（如图所示）2、涡流损耗：涡流使铁心发热引起的损耗。克服方法：为了减小涡流损耗，当线圈用于一般工频交流电时，可将0.35mm和0.5mm片间相互绝缘的硅钢片叠成铁心，如图所示，这样将涡流限制在较小的截面内流通。ii(a)ii(b)2、变压器的工作原理电磁感应原理（动电生磁，动磁生电）3、变压器的作用下页a、改变电压：将一定数值的电压转换成同频率的另一数值的电压；b、改变电流；将一定数值的电流转换成同频率的另一数值的电流；c、阻抗变换：将一定数值的阻抗变换成另一数值的阻抗；d、改变相位：使输入（原边）与输出（副边）的相位不同。例电力变压器例电流互感器阻抗匹配变压器的联接组别3、变压器的作用一、按用途分类：⑴电力变压器：升压变压器、降压变压器（输配电用）⑵特殊电源用变压器：电炉变压器、电焊变压器等⑶调压器：自耦变压器、感应变压器⑷仪用变压器：电压互感器、电流互感器⑸试验变压器：输出特高压以供设备耐压试验用⑹控制变压器：机床控制变压器等，通常容量很小第一节变压器的种类二、按绕组数分类：⑴自耦变压器（次级绕组是初级绕组的一部分）⑵双绕组变压器⑶三绕组变压器：可输入（或输出）两种电压（相当于两台变压器作用）⑷多绕组变压器（见P366例17-2）㈠按铁芯形式㈡按铁芯结构辐射形、渐开线等三、按铁芯分类：㈠按铁芯形式㈡按铁芯结构辐射形、渐开线等⑴心式：P359图17-3（铜包铁、下图）⑵壳式：P359图17-4（铁包铜）左图中：1-铁芯柱2-上铁轭3-下铁轭4、5-高(外)低压（内）绕组四、按相数分类：单相、三相、多相五、按冷却方式分类：⑴油浸式变压器油循环冷却⑵干式变压器空气流动冷却⑶充气式变压器用化学气体冷却，如六氟化硫（SF6）五、按冷却方式分类：⑴油浸式变压器油循环冷却⑵干式变压器空气流动冷却⑶充气式变压器用化学气体冷却，如六氟化硫（SF6）第二节变压器的铭牌数据（P356）一、型号如：SL3—1000/10三相铝线设计序号额定容量KVA高压侧额定电压KV型号：由汉语拼音组成的基本代号，由短横线隔开，后两组数字，前一组表示额定容量后一组表示额定电压。1、额定电压额定电压U1N/U2N•单位为V或者kV。U1N为正常运行时一次侧应加的电压。U2N为一次侧加额定电压、二次侧处于空载状态时的电压。二、变压器的额定数据三相变压器中，额定电压指的是线电压2、额定电流额定电流I1N/I2N•单位为A或者kA。是变压器正常运行时所能承担的电流。在三相变压器中均代表线电流。3、额定容量额定容量SN•单位为VA/KVA/MVA•SN为变压器的视在功率。通常把变压器一、二次侧的额定容量设计为相同。三相：3SN=INUN单相：SN=INUN4、额定频率•单位为Hz，fN=50Hz5、温升•变压器在额定运行时允许超出周围的标准温度环境温度（40ºC）的数值称为温升。温升取决于绝缘材料的等级此外，铭牌上还会给出三相联接组以及相数m/阻抗电压Uk/型号/运行方式/冷却方式/重量等数据。此外，铭牌上还会给出三相联接组以及相数m/阻抗电压Uk/型号/运行方式/冷却方式/重量等数据。第三节变压器的基本结构（P358）一、三相电力变压器的结构绕组是变压器的电路，铁心是变压器的磁路。二者构成变压器的电磁部分。变压器主要部件是绕组和铁心。型式：心式（铜包铁）壳式（铁包铜）材料：一般由0.35mm/0.5mm冷轧(也用热轧)硅钢片叠成。(1)铁心铁心结构图铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。•壳式用在小容量变压器和电炉变压器•心式结构简单工艺简单；•心式三相心式；多应用在电力变压器(2)绕组①一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。②绕组套装在变压器铁心柱上，③低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。电力变压器结构图•除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。变压器的结构1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油标；5-储油柜；6-安全气道7-气体继电器；8-高压套管；9-低压套管；10-分接开关；11-油箱；12-放油阀门；13-器身（绕组和铁心）；14-接地板；15-小车为了加快散热，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。(3)油/油箱/冷却/安全装置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。变压器的冷却变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。储油柜使变压器油与空气接触面变小,减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。11油箱/5储油柜/7气体继电器/6为安全气道。储油柜的作用变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。•故障时,热量会使变压器油汽化,触动气体继电器发出报警信号或切断电源。•如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。11油箱/5储油柜/7气体继电器/6为安全气道。变压器的故障保护分接开关:变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。（±5%）(4)调压装置10分接开关/5储油柜/7气体继电器/6为安全气道。变压器的调压绝缘套管:变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。(5)连接装置8高压套管/9低压套管/7气体继电器/6为安全气道。变压器与外电路连接变压器的故障保护气体继电器、安全气道变压器的调压分接开关变压器与外电路连接高压套管、低压套管变压器结构小结基本结构（核心构件）铁心+绕组变压器的冷却油箱、储油柜、油管二、变压器的符号复习题4、变压器铁芯采用薄硅钢片制造的主要目的是为了降低（C）（A）杂散修正损耗（B）铜耗（C）涡流损耗（D）磁滞损耗1、变压器的额定功率，是指在铭牌上所规定的额定状态下变压器的输入有功功率。（×）2、变压器的效率是指其输出功率P2与输入功率P1之比。（√）3、三相变压器的一、二次测的额定电压，分别指允许输入和输出的相电压的有效值。（×）练习册：P17：62-68P32:134-142教材：P371：1、3-6P372：1、4-7输出线电压