变压器基本工作原理Word格式文档下载.docx

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双绕组变压器、三绕组变压器与自耦变压器；

ﻫ 

按铁心结构分类：

心式变压器与壳式变压器;

按调压方式分类:

无载（无励磁）调压变压器、有载调压变压器;

　按冷却介质与冷却方式分类:

油浸式变压器与干式变压器等;

按容量大小分类：

小型变压器、中型变压器、大型变压器与特大型变压器。

三相油浸式电力变压器得外形，见图1，铁心与绕组就是变压器得主要部件,称为器身见图2,器身放在油箱内部。

1、２电力变压器得结构

一、铁心

1、铁心得材料

采用高磁导率得铁磁材料—0、3５～0、５mm厚得硅钢片叠成。

为了提高磁路得导磁性能,减小铁心中得磁滞、涡流损耗。

变压器用得硅钢片其含硅量比较高。

硅钢片得两面均涂以绝缘漆，这样可使叠装在一起得硅钢片相互之间绝缘。

2、铁心形式ﻫ 

铁心就是变压器得主磁路,电力变压器得铁心主要采用心式结构。

二、绕组

1、绕组得材料

铜或铝导线包绕绝缘纸以后绕制而成。

2、形式

圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式等结构。

为了便于绝缘,低压绕组靠近铁心柱,高压绕组套在低压绕组外面，两个绕组之间留有油道。

变压器绕组外形如图所示。

三、油箱及其她附件

１、油箱

变压器油得作用:

加强变压器内部绝缘强度与散热作用。

要求:

用质量好得钢板焊接而成,能承受一定压力，某些部位必须具有防磁化性能。

形式:

大型变压器油箱均采用了钟罩式结构；

小型变压器采用吊器身式。

2、储油柜ﻫ 

作用:

减少油与外界空气得接触面积,减小变压器受潮与氧化得概率。

在大型电力变压器得储油柜内还安放一个特殊得空气胶囊,它通过呼吸器与外界相通,空气胶囊阻止了储油柜中变压器油与外界空气接触。

。

3、呼吸器ﻫ 

作用：

内装硅胶得干燥器，与油枕连通,为了使潮气不能进入油枕使油劣化。

硅胶对空气中水份具有很强得吸附作用,干燥状态状态为兰色,吸潮饱与后变为粉红色。

吸潮得硅胶可以再生。

4、冷却器

加强散热。

装配在变压器油箱壁上,对于强迫油循环风冷变压器，电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇中,这些管簇得外表受到来自风扇得冷空气吹拂,使热量散失到空气中去，经过冷却后得油从变压器油箱底部重新回到变压器油箱内。

5、绝缘套管ﻫ 

使绕组引出线与油箱绝缘。

绝缘套管一般就是陶瓷得，其结构取决于电压等级。

1kＶ以下采用实心磁套管,1０～35kV采用空心充气或充油式套管,１10kＶ及以上采用电容式套管。

为了增大外表面放电距离,套管外形做成多级伞形裙边。

电压等级越高,级数越多。

6、分接开关ﻫ 

作用:

用改变绕组匝数得方法来调压。

一般从变压器得高压绕组引出若干抽头,称为分接头,用以切换分接头得装置叫分接开关。

分接开关分为无载调压与有载调压两种,前者必须在变压器停电得情况下切换;

后者可以在变压器带负载情况下进行切换。

分接开关安装在油箱内,其控制箱在油箱外,有载调压分接开关内得变压器油就是完全独立得,它也有配套得油箱、瓦斯继电器、呼吸器。

7、压力释放阀ﻫ 

　作用：

为防止变压器内部发生严重故障而产生大量气体,引起变压器发生爆炸。

8、气体继电器（瓦斯继电器）ﻫ 

作用：

变压器得一种保护装置,安装在油箱与储油柜得连接管道中,当变压器内部发生故障时（如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故、油箱漏油使油面下降较多等）产生得气体与油流,迫使气体继电器动作。

轻者发出信号,以便运行人员及时处理。

重者使断路器跳闸,以保护变压器。

1、3变压器得名牌数据

一、型号

　型号表示一台变压器得结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。

例如：

SL－500/10：

表示三相油浸自冷双线圈铝线,额定容量为5００kVA,高压侧额定电压为10kV级得电力变压器。

二、额定值

额定运行情况:

制造厂根据国家标准与设计、试验数据规定变压器得正常运行状态。

　表示额定运行情况下各物理量得数值称为额定值。

额定值通常标注在变压器得铭牌上。

变压器得额定值主要有:

额定容量ＳN：

铭牌规定在额定使用条件下所输出得视在功率。

原边额定电压Ｕ１N:

正常运行时规定加在一次侧得端电压，对于三相变压器,额定电压为线电压。

副边额定电压U２N:

一次侧加额定电压，二次侧空载时得端电压。

原边额定电流I1N:

变压器额定容量下原边绕组允许长期通过得电流,对于三相变压器，Ｉ１N为原边额定线电流。

副边额定电流I2Ｎ:

变压器额定容量下原边绕组允许长期通过得电流,对于三相变压器,I2N为副边额定线电流。

单相变压器额定值得关系式：

三相变压器额定值得关系式:

额定频率fN:

我国工频:

5０Hz；

　还有额定效率、温升等额定值。

2、１变压器得空载运行

变压器空载运行就是指变压器原边绕组接额定电压、额定频率得交流电源,副边绕组开路时得运行状态。

变压器空载运行图

一、空载时各物理量产生得因果关系

二、电势与磁通得大小与相位关系

设主磁通按正弦规律变化，根据电磁感应定律可推导出原绕组感应电势

同理可得

所以,变压器原、副绕组得感应电势大小与磁通成正比，与各自得匝数成正比,感应电势在相位上滞后磁通９0°

三、原边漏电抗与激磁电抗

1、原边漏电抗

2、激磁电抗

四、原副边回路方程与等效电路

1、电动势平衡方程ﻫ 

变压器空载运行时,各物理量得正方向通常按上图标定,根据基尔霍夫电压定律,原边回路方程为

对于电力变压器,空载时原绕组得漏阻抗压降I0Z1很小,其数值不超过U1得0、２%,将

Ｉ０Z1忽略,则有

副边回路方程ﻫ

２、空载时得等效电路

Z１<

<

Zm、rm＜＜xｍ。

空载时电路功率因数都很小,空载电流I0主要就是无功性质,由于铁磁材料得磁饱与性,引起空载电流I０得波形就是尖顶波。

希望空载电流越小越好,因此变压器采用高导磁率得铁磁材料,以增大Zm减少I0　。

变压器空载时既吸收无功功率,也吸收有功功率,无功功率主要用于建立主磁通,有功功率主要用于铁耗。

2、2变压器负载运行

变压器负载运行就是指变压器原边绕组接额定电压、额定频率得交流电源，副边绕组接负载时得运行状态。

变压器负载运行图

一、负载时电磁关系

1、磁动势平衡关系ﻫ 

从空载到负载,由于变压器所接得电源电压U1不变,且Ｕ１≈E1,所以主磁通不变,负载时得磁动势等于与空载时得磁动势相等。

即磁动势平衡关系

这表明，变压器原、副边电流与其匝数成正比,当负载电流I2增大时，原边电流I1将随着增大,即输出功利增大时,输入功率随之增大。

所以变压器就是一个能量传递装置,它在变压得同时也在改变电流得大小。

2、原、副边回路方程式

按上图所规定得正方向,根据基尔霍夫电压定律,可写出原、副边回路方程式

二、折算

折算得目得:

由于原、副边回路只有磁路得耦合,没有电路得直接联系,为了得到变压器得等效电路,需对变压器进行绕组折算。

折算:

就就是把副边绕组匝数瞧成与原边绕组匝数相等时，对副边回路各参数进行得调整。

折算原则就是折算前后副边磁动势不变、副边各部分功率不变,以保持变压器内部电磁关系不变。

副边各物理量得折算方法：

折算后得基本方程式为

三、负载时得等效电路

1、T形等效电路ﻫ根据折算后得基本方程式可以构成变压器得T形等效电路

2、较准确等效电路ﻫ 

由于Zm＞>

Z1，可把“T”形等效电路中得激磁支路移到电源端,便得变压器得较准确等效电路,较准确等效电路得误差很小。

3、简化等效电路

在电力变压器中,I0<

IN　,因此，在工程计算中可忽略I0,即去掉激磁支路，将原、副边得漏阻抗合并,而得到变压器得简化等效电路。

对于简化等效电路,可写出变压器得方程组

简化等效电路所对应得相量图

在工程上,简化等效电路及其方程式、相量图给变压器得分析与计算带来很大得便利,得到广泛应用。

2、3变压器参数得测定

一、空载试验

1、变压器得空载试验目得:

求出变比ｋ、空载损耗pk与激磁阻抗Zm。

２、空载试验得接线

通常在低压侧加电压,将高压侧开路

3、空载试验得过程

电源电压由零逐渐升至1、2Ｕ１Ｎ,测取其对应得U1、I0、p0。

变压器原边加不同得电压，建立得磁通不同,磁路得饱与程度不同,激磁阻抗不同,由于变压器正常运行时原边加额定电压,所以,应取额定电压下得数据来计算激磁阻抗。

由变压器空载时等效电路可知,因Z1＜<

Zｍ、r1＜<

rｍ,所以

式中 

　p0—空载损耗，可作为额定电压时得铁耗。

若要得到以高压侧为原边得激磁参数,可将所测得得激磁参数乘以ｋ2,k等于变压器高压侧一相得电压除以低压侧一相得电压。

对于三相变压器,试验中测定得数据就是线电压、线电流与三相总功率，只要换算成一相得数据,就可直接代入上式计算。

二、短路试验

１、短路试验得目得:

可测出短路阻抗Ｚｋ与变压器得铜耗pk。

2、短路试验得接线：

通常在高压侧加电压,将低压侧短路

３、短路试验得过程

电源电压由零逐渐升高，使短路电流由零逐渐升高至1、2I1Ｎ，测取其对应得Uｋ、Ｉk、pｋ。

注意:

由于变压器短路阻抗很小,如果在额定电压下短路,则短路电流可达（9、5~20）I1N,将损坏变压器,所以做短路试验时，外施电压必须很低,通常为（0、05～0、15）U1Ｎ,以限制短路电流。

取额定电流点计算，因所加电压低,铁心中得磁通很小,铁耗与励磁电流可以忽略,使用简化等效电路进行分析

pｋN:

短路损耗,指短路电流为额定电流时变压器得损耗,pkN可作为额定电流时得铜耗。

一般认为:

r1＝r２′=0、5ｒk;

x1＝x２′＝0、5xk

将室温下测得得短路电阻换算到标准工作温度75℃时得值,而漏电抗与温度无关。

短路试验在任何一方做均可,高压侧参数就是低压侧得ｋ2倍,k等于变压器高压侧一相得电压除以低压侧一相得电压。

对于三相变压器,试验中测定得数据就是线电压、线电流与三相总功率，只要换算成一相得数据，就可直接按单相变压器计算。

三、短路电压

短路电压：

在短路试验中,当短路电流为额定电流时，原边所加得电压与额定电压之比得百分值，即

短路电压就是变压器一个很重要得参数,其大小反映了变压器在额定负载时漏阻抗压降得大小。

从运行角度来瞧,希望Uk小一些,使变压器输出电压随负载变化波动小一些。

但Uk太小,变压器由于某种原因短路时短路电流太大，可能损坏变压器。

一般中、小型电力变压器得Uｋ=4％~１0、5%，大型电力变压器得Ｕｋ=12、5%~17、5％。

四、标么值

标么值：

实际值与该物理量某一选定得同单位得基值之比

　通常取各物理量对