变电运行技师变压器.ppt

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第第4章章单相变压器单相变压器4.1第4章单相变压器返回总目录返回总目录返回总目录返回总目录第第4章章单相变压器单相变压器4.2变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构变压器的空载运行变压器的空载运行变压器的负载运行变压器的负载运行变压器的参数测定变压器的参数测定标标幺幺值值变压器的运行特性变压器的运行特性本章小结本章小结习题与思考题习题与思考题本章内容本章内容第第4章章单相变压器单相变压器4.34.1变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用，将一种等级的电压与变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用，将一种等级的电压与电流转换成另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。

电流转换成另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。

一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理下面以单相双绕组变压器为例分析其工作原理：

下面以单相双绕组变压器为例分析其工作原理：

在一个闭合的铁心上缠绕两个绕组，其匝数既可以相同，也可以不同，但在一个闭合的铁心上缠绕两个绕组，其匝数既可以相同，也可以不同，但一般是不同的。

如图一般是不同的。

如图4.1所示，两个绕组之间只有磁的耦合，而没有电的联系。

所示，两个绕组之间只有磁的耦合，而没有电的联系。

图4.1单相双绕组变压器原理图第第4章章单相变压器单相变压器4.4与电源相连的绕组，接受交流电能，通常称为原边绕组与电源相连的绕组，接受交流电能，通常称为原边绕组（初级绕组、原边绕初级绕组、原边绕组组），以，以A、X标注其出线端；与负载相连的绕组，送出交流电能，通常称为副边标注其出线端；与负载相连的绕组，送出交流电能，通常称为副边绕组绕组（次级绕组、副边绕组次级绕组、副边绕组），以，以a、x标注其出线端。

与原边绕组相关的物理量均标注其出线端。

与原边绕组相关的物理量均以下角标以下角标“1”来表示，与副边绕组相关的物理量均以下标来表示，与副边绕组相关的物理量均以下标“2”来表示。

例如原来表示。

例如原边的匝数、电压、电动势、电流分别以边的匝数、电压、电动势、电流分别以N1、u1、e1、i1来表示；副边的匝数、电来表示；副边的匝数、电压、电动势、电流分别以压、电动势、电流分别以N2、u2、e2、i2来表示。

对一台降压变压器而言，原边来表示。

对一台降压变压器而言，原边绕组即为高压绕组，副边绕组则是低压绕组；与此相反，升压变压器的高压绕组绕组即为高压绕组，副边绕组则是低压绕组；与此相反，升压变压器的高压绕组指的是副边绕组。

指的是副边绕组。

当原边绕组接通电源，便会在铁心中产生与电源电压同频率的交变磁通。

忽当原边绕组接通电源，便会在铁心中产生与电源电压同频率的交变磁通。

忽略漏磁，该磁通便同时与原、副边绕组相交链，耦合系数略漏磁，该磁通便同时与原、副边绕组相交链，耦合系数kc=1，这样的变压器称，这样的变压器称为理想变压器。

根据电磁感应定律，在原、副边绕组便会感应出电动势，分别为为理想变压器。

根据电磁感应定律，在原、副边绕组便会感应出电动势，分别为4.1变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构（4.1）（4.2）第第4章章单相变压器单相变压器4.54.1变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构于是可得电动势比：

于是可得电动势比：

。

若磁通、电动势均按正弦规律变化，。

若磁通、电动势均按正弦规律变化，k称为变称为变压器的变比，也称为匝比，通常用有效值之间的比值来表示：

压器的变比，也称为匝比，通常用有效值之间的比值来表示：

。

当副边绕组开路当副边绕组开路（即空载即空载）时，如忽略绕组压降时，如忽略绕组压降（仅占仅占u1的的0.01%不到不到），则，则有：

有：

不计铁心中由磁通不计铁心中由磁通交变所引起的损耗，根据能量守恒原理，可得交变所引起的损耗，根据能量守恒原理，可得由此可以看出：

由此可以看出：

式式（4.5）表明，理想变压器的原、副边绕组的视在功率相等，变压器的视表明，理想变压器的原、副边绕组的视在功率相等，变压器的视在功率称为变压器的容量。

在功率称为变压器的容量。

（4.3）（4.4）（4.5）第第4章章单相变压器单相变压器4.64.1变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构二、变压器的应用与分类二、变压器的应用与分类作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动化控制系统中作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动化控制系统中得到了广泛的应用，在国民经济的其他部门，作为特种电源或满足特殊的需要，得到了广泛的应用，在国民经济的其他部门，作为特种电源或满足特殊的需要，变压器也发挥着重要的作用。

它的种类很多，容量小的只有几伏安，大的可达变压器也发挥着重要的作用。

它的种类很多，容量小的只有几伏安，大的可达到数十万千伏安；电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。

如果按变压器的用到数十万千伏安；电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。

如果按变压器的用途来分类，几种应用最广泛的变压器为：

电力变压器、仪用互感器和其他特殊途来分类，几种应用最广泛的变压器为：

电力变压器、仪用互感器和其他特殊用途的变压器；如果按相数可以分为单相和三相变压器。

不管如何进行分类，用途的变压器；如果按相数可以分为单相和三相变压器。

不管如何进行分类，其工作原理及性能都是一样的。

其工作原理及性能都是一样的。

三、变压器的结构三、变压器的结构变压器的主要结构部件有：

铁心和绕组两个基本部分组成的器身，以及放置变压器的主要结构部件有：

铁心和绕组两个基本部分组成的器身，以及放置器身且盛满变压器油的油箱。

此外，还有一些为确保变压器运行安全的辅助器件。

器身且盛满变压器油的油箱。

此外，还有一些为确保变压器运行安全的辅助器件。

图图4.2为一台油浸式电力变压器外形图。

为一台油浸式电力变压器外形图。

（1）铁心。

构成变压器磁路的主要部分。

为了减小交变磁通在铁心中引起的铁心。

构成变压器磁路的主要部分。

为了减小交变磁通在铁心中引起的损耗，铁心通常用厚度为损耗，铁心通常用厚度为0.3mm0.5mm、表面具有绝缘膜的硅钢片叠装而成，、表面具有绝缘膜的硅钢片叠装而成，分为铁心柱和铁轭两部分。

图分为铁心柱和铁轭两部分。

图4.3（a）、（b）所示的变压器，从外面看，线圈包围铁所示的变压器，从外面看，线圈包围铁心柱，称为心式结构；图心柱，称为心式结构；图4.4所示的变压器，从外面看，铁心柱包围线圈，所示的变压器，从外面看，铁心柱包围线圈，第第4章章单相变压器单相变压器4.74.1变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构则称为壳式结构。

小容量变压器多采用壳式结构。

交变磁通在铁心中引起涡流损则称为壳式结构。

小容量变压器多采用壳式结构。

交变磁通在铁心中引起涡流损耗和磁滞损耗，为使铁心的温度不致太高，在大容量的变压器的铁心中往往设置耗和磁滞损耗，为使铁心的温度不致太高，在大容量的变压器的铁心中往往设置油道，而铁心则浸在变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁心中产生的热量油道，而铁心则浸在变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁心中产生的热量带走。

带走。

图4.2油浸式变压器外形图1放油阀门2绕组3铁心4油箱5分接开关6低压套管7高压套管8气体继电器9安全气道10油表11储油柜12吸湿器13湿度计

（2）绕组。

构成变压器电路的主要部分。

原、绕组。

构成变压器电路的主要部分。

原、副边绕组一般用铜或铝的绝缘导线缠绕在铁心柱副边绕组一般用铜或铝的绝缘导线缠绕在铁心柱上。

高压绕组电压高，绝缘要求高，如果高压绕上。

高压绕组电压高，绝缘要求高，如果高压绕组在内，离变压器铁心近，则应加强绝缘，提高组在内，离变压器铁心近，则应加强绝缘，提高了变压器的成本造价。

因此，为了绝缘方便，低了变压器的成本造价。

因此，为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁心，高压绕组则套装在低压绕组压绕组紧靠着铁心，高压绕组则套装在低压绕组的外面。

两个绕组之间留有油道，既可以起绝缘的外面。

两个绕组之间留有油道，既可以起绝缘作用，又可以使油把热量带走。

在单相变压器中，作用，又可以使油把热量带走。

在单相变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别缠绕在两个铁高、低压绕组均分为两部分，分别缠绕在两个铁心柱上，两部分既可以串联又可以并联。

三相变心柱上，两部分既可以串联又可以并联。

三相变压器属于同一相的高、低压绕组全部缠绕在同一压器属于同一相的高、低压绕组全部缠绕在同一铁心柱上。

铁心柱上。

只有绕组和铁心的变压器称为干式变压器。

只有绕组和铁心的变压器称为干式变压器。

第第4章章单相变压器单相变压器4.84.1变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构大容量变压器的器身放在盛有绝缘油的油箱中，这样的变压器称为油浸式变压大容量变压器的器身放在盛有绝缘油的油箱中，这样的变压器称为油浸式变压器。

器。

（a）单相心式变压器（b）三相心式变压器图4.3心式结构变压器图4.4壳式结构的变压器第第4章章单相变压器单相变压器4.94.1变压器的工作原理与结构变压器的工作原理与结构四、变压器的额定值四、变压器的额定值（铭牌数据铭牌数据）按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规定使用环境和运行按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称为变压器的额定值条件下的主要技术数据，称为变压器的额定值（或称为铭牌数据或称为铭牌数据），主要有：

，主要有：

（1）额定容量是变压器在正常运行时的视在功率，通常以额定容量是变压器在正常运行时的视在功率，通常以SN来表示，单位来表示，单位为伏安为伏安（VA）或千伏安或千伏安（kVA）。

对于一般的变压器，原、副边的额定容量都设计。

对于一般的变压器，原、副边的额定容量都设计成相等。

成相等。

（2）额定电压：

在正常运行时，规定加在原边绕组上的电压，称为原边的额定电压：

在正常运行时，规定加在原边绕组上的电压，称为原边的额定电压，以额定电压，以U1N来表示；当副边绕组开路来表示；当副边绕组开路（即空载即空载），原边绕组加额定电压时，原边绕组加额定电压时，副边绕组的测量电压，即为副边额定电压，以副边绕组的测量电压，即为副边额定电压，以U2N来表示。

在三相变压器中，来表示。

在三相变压器中，额定电压系指线电压，单位为伏额定电压系指线电压，单位为伏（V）或千伏或千伏（kV）。

（3）额定电流：

是指根据额定容量和额定电压计算出来的电流值。

原、副额定电流：

是指根据额定容量和额定电压计算出来的电流值。

原、副边的额定电流分别用边的额定电流分别用I1N、I2N来表示，单位为安来表示，单位为安（A）。

（4）额定频率：

我国以及大多数国家都规定额定频率：

我国以及大多数国家都规定fN=50Hz。

额定容量、额定电。

额定容量、额定电压和额定电流之间的关系为压和额定电流之间的关系为单相变压器：

单相变压器：

；三相变压器：

三相变压器：

。

此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率、温升、绝缘等级等。

此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率、温升、绝缘等级等。

第第4章章单相变压器单相变压器4.104.2变压器的空载运行变压器的空载运行变压器的原边绕组接在电网上，副边绕组开路时的运行状态，称为空载运行。

变压器的原边绕组接在电网上，副边绕组开路时的运行状态，称为空载运行。

此时，此时，i2=0，变压器内部的物理过程比较简单，先从变压器这样一个最简单的情，变压器内部的物理过程比较简单，先从变压器这样一个最简单的情况来研究其电磁过程。

况来研究其电磁过程。

一、空载运行时的物理状况一、空载运行时的物理状况变压器的各电磁量都是交流量，为分析和计算方便，必须规定出其正方向。

变压器的各电磁量都是交流量，为分析和计算方便，必须规定出其正方向。

图图4.5所示变压器各量的正方向是遵循惯例，按下面所述的相应电磁规律来规定所示变压器各量的正方向是遵循惯例，按下面所述的相应电磁规律来规定的。

的。

图4.5变压器工作原理示意图第第4章章单相变压器单相变压器4.114.2变压器的空载运行变压器的空载运行

（1）u