变压器允许最大电流.docx

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变压器允许最大电流

根据容量S＝1.732*电压*电流可以计算出

额定电流I＝6300/（1.732*400）＝9.1千安＝9100安

每相最大能承受的长期电流就是9100A

允许短时间内过负荷运行，允许的量与时间及负荷率成反比，最大允许2小时内过负荷20%。

也就是最大允许2小时内承受9100*（1+20%）＝10900安的电流。

建议不要经常性过负荷使用，因为过负荷使用会导致变压器使用寿命会严重下降。

I=P/1.732/U由于变压器输出是400V所以就是630/1.732/0.4=909A

变压器能带多少负载，决定于你的负载的性质。

也就是大家说的功率因素。

按一般考虑为K=0.8。

变压器的功率是视在功率S，你的负载所消耗的功率是有功功率P。

他们的关系是：

P=K*S。

所以通过补偿可以提高功率因素K。

变压器可以提高他输出的有功功率P

教学方式：

讲练结合

教具：

被测变压器（10/0.4kV）一台；功率表（cosφ=0.1）三只；电流表三只；平均值电压表、有效值电压表、频率表各一只；导线若干；工具若干

课时：

4+4

教学过程

项目二：

变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验

变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验（知识点部分）

课题引入：

为什么要高压输电？

电能从发电厂输送到用户，输电线路电阻RX的损耗ΔpX取决于通过输电线上的电流l的大小令输送到用户的功率P=UIcosф

输出电线上的功率损耗：

ΔpX=I2RX=（P/Ucosφ）2ρL/S=C*1/U2S

ρ-输电线材料的电阻系数S-输电线的截面积

U-输电线路负载端电压C=P2ρL/cos2ф为常数 

说明：

若S一定.U升高，损耗ΔPX减少，若ΔPX一定.U升高，S减小，故可节省材料， 则提高送电电压U，可达到减少投资和降低运行费用的目的。

变压器的概念：

   变压器是一种静止的电气设备。

它利用电磁感应原理，把输入的交流电压升高或降低为同频率的交流输出电压，满足高压送电、低压配电及其他用途的需要。

变压器的用途：

 变压器具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用，具有隔离高电压或电流的作用，特殊结构的变压器，还可以具有稳压特性、陡降特性等。

一、变压器的分类

1、按用途不同分类：

分为电力变压器（又可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器、厂用变压器等）;特种变压器（电炉变压器、整流变压器、电焊变压器等）;仪用互感器（电压互感器、电流互感器、电流互感器）;试验用的高压变压器和调压器等。

2、按绕组结构不同：

分为双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。

3、按铁心结构不同：

分为心式变压器和壳式变压器。

4、按相数不同：

分为单相、三相、多相（如整流用的六相）变压器。

5、按调压方式不同：

分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。

6、按冷却方式不同：

分为干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环冷却变压器、强迫油循环导向冷却变压器、充气式变压器等。

7、按容量不同：

分为小型变压器容量为630kVA及以下;中型变压器容量为800kVA～6300kVA;大型变压器容量8000kVA～63000kVA;特大型变压器容量为900000kVA及以上。

二、变压器的工作原理

原绕组匝数为N1，副绕组匝数为N2。

当变压器原绕组通以交流电流时，在铁心中产生交变磁通，根据电磁感应原理，原、副绕组都产生感应电动势，副绕组的感应电动势相当于新的电源，这就是变压器的基本工作原理。

如图2－1。

理想变压器：

（不计电阻、铁耗和漏磁）

一次与二次绕组完全耦合，且两绕组电阻为零，铁芯中损耗为零，铁芯的导磁率为无穷大，即磁阻为零。

理想变压器的运行：

原绕组加电压，产生电流，建立磁通，沿铁心闭合分别在原副绕组中感应电动势。

图2－1变压器的工作原理

变压器的变电压作用：

由于线圈电阻为零，且一次、二次侧绕组完全耦合，故按照图中的假定正方向下：

结论：

只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。

变压器的变电流作用：

结论：

变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。

变压器的变阻抗作用

图中，二次侧绕组电路负载阻抗为：

如果从一次侧绕组电路来看，则其大小为：

结论：

变压器在改变电压的同时,亦能实现对阻抗的变换。

本次小结：

1、变压器是按电磁感应原理工作的静止电气设备，它在电力系统中用来传递电能、变换电压和电流，以满足输电及用电的要求。

在工业生产中，变压器还用于整流、电炉、电焊、调压、测量与控制等很多方面。

2、变压器的原绕组从交流电源吸收电能传递到副绕组供给负载，铁心中的磁通是能量传递的中介桥梁。

变压器只能传递交流电能，而不能产生电能；只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率；在传递过程中几乎不改变电流与电压大小的乘积。

3、变压器由铁心、绕组两个主要部分组成。

铁心是变压器的磁路部分。

电力变压器的铁心一般采用0.35毫米厚的硅钢片叠装而成。

绕组是变压器的电路部分，它是用电磁线绕制而成的。

电力变压器还有其他附件，如油箱、油枕、气体继电器、防爆管、分接头开关、绝缘套管等。

附件对绕组与铁心起散热、保护、绝缘等作用，它能保证变压器安全可靠地运行。

三、变压器的损耗

变压器运行时将产生损耗，变压器的损耗分两大类

铜耗1、基本铜耗2、杂散铜耗

铁耗1、基本铁耗2、杂散铁耗

基本铜耗：

一、二次绕组内电流所引起时的直流电阻损耗。

杂散铜耗：

主要是由漏磁通所引起的肌肤效应，使绕组的有效电阻增大而增加的铜耗。

以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。

铜耗与负载电流的平方成正比。

因此也称为可变损耗。

铜耗与绕组的温度有关，一般用77度时的电阻值来计算。

基本铁耗：

变压器铁心中的磁滞与涡流损耗。

杂散铁耗：

主要是铁心接连处由于磁通密度分布不均匀所引起的损耗，和主磁通在铁轭夹件，油箱等结构部件中所引起的涡流损耗。

铁耗可近似认为与或成正比。

由于变压器一侧电压保持不变。

故铁耗可视为不变损耗。

（F不变的前提下）

∵

∴

四、变压器的效率

1、因变压器无转动部分，一般效率都很高，大多数在95%以上。

大型变压器可达99%。

测量变压器的效率一般不采用直接测P1、P2的方法，因P1与P2相差很小。

测量仪器本身的误差就可能超出次范围，一般用间接法测量变压器的效率。

即测出各种损耗，再计算效率。

考虑到：

令可得:

在计算效率时作以下假设：

1.额定电压下空载损耗，且不随负载的变化而变化。

2、额定电流时的，因铜耗与负载电流平方成正比，所以任一负载下的铜耗

3、计算时忽略了负载时的变化，即

因产生最大效率时

对应最大效率时负载电流的标幺值为：

通过变压器空载和短路实验测取变压器的励磁参数和短路参数。

变压器中的参数,对变压器的运行性能有直接影响,知道了变压器的参数,就可绘出等效电路,然后绘出等效电路,然后可以运用等效电路分析计算,可通过空载试验来确定.可以通过试验确定,这两个试验是变压器的主要试验项目.

五、空载实验

注:

用大写字母表示高压端,小字母表示低压端.空载试验可在任一边作.但考虑到空载试验所加电压较高,其电流较小,为试验的安全和仪器仪表选择方便,一般在低压侧作.如图2－2。

图2－2变压器开了路试验的接线图

测定方法:

在低压方加U1.高压侧开路.都取Im,Po,U2o

由空载试验等效电路可知:

可近似认为Zo=Zm

注:

1、此时测得的值为归算到低压侧的值,如需归算到高压侧时参数应乘.

2、Zm与饱和程度有关,电压越高,磁路越饱和，Zm越小,所以应以额定电压下测读的数据计算励磁参数.

六、短路试验

图2－3变压器短路试验的接线图

1、因短路试验电流大,电压低,一般在高压侧作，如图2－3.从等效电路可见.=0,外加电压仅用来克服变压器本身的漏阻抗压降,所以当Uk很低时,电流即到达额定,该电压为（5-10%）Un.

且电压很低,所以很小,Zm大.绝大部分电流流经,可忽略激磁支路不计。

此时由电源输入的功率Pk完全消耗在一、二次绕组铜耗上，即:

可按

注意：

1.,读取Pk,Uk计算短路参数。

2、由于绕组的电阻随温度而高.而短路试验一般在室温下进行,所以计算的电阻必须换算到额定工作时的数据,按国际规定换算到的数据.

上式中：

θ：

室温T0：

对铜线234.5，对铝线228

短路试验时使电流达到额定值时所加电压称为阻抗电压或短路电压，阻抗电压用额定电压百分比表示时有:

阻抗电压百分比是铭牌数据之一,是变压器的主要参数，阻抗电压的大小反映变压器在额定负载下运行时,漏阻抗压降的大小。

七、变压器的铭牌

1、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。

例如：

S9-80/10：

表示三相变压器（D表示单相），额定容量为80kVA，高压侧额定电压为10kV级的电力变压器。

2、额定值是正确使用变压器的依据，在额定状态下运行，可保证变压器长期安全有效的工作。

1）额定容量：

指变压器的视在功率。

对三相变压器指三相容量之和。

单位伏安（VA）千伏安（KVA）

2）额定电压：

指线电压，指电源加到原绕组上的电压，是副边开路即空载运行时副绕组的端电压。

3）额定电流：

由和计算出来的电流，即为额定电流

对单相变压器：

对三相变压器：

4）额定频率fN：

我国规定标准工业用电频率为50赫（HZ）有些国家采用60赫。

此外，额定工作状态下变压器的效率、温升等数据均属于额定值。

本次小结：

一、变压器的损耗

铁损---不变损耗；铜损---可变损耗。

二、变压器的效率：

三、空载实验

四、短路试验

五、变压器的铭牌

变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验（能力培养部分）

一、空载实验

1、实训目的

1）测量变压器的空载电流和空载损耗；

2）通过测试参数发现磁路的局部或整体缺陷；检查绕组匝间、层间绝缘是否良好，铁心硅钢片间绝缘状况和装配质量等。

2、实训设备

被测变压器（10/0.4kV）一台；功率表（cosφ=0.1）三只；电流表三只；平均值电压表、有效值电压表、频率表各一只；导线若干；工具若干。

3、实训步骤

变压器空载试验方法有单相电源法和三相电源法两种，其接线图如下图所示。

单相电源法采用单相试验电源，适用于单相变压器试验和三相变压器的单相试验。

三相电源法采用三相试验电源，只适用于三相变压器，试验时，功率损耗可采用三瓦特表或双瓦特表测量，一般使用的是双瓦特表法。

（a）单相变压器（b）三相变压器

图2－4变压器的空载实验接线图

1按试验图接线，并选择电源；

2检查接线无误后，通电测试。

4、空载电流和空载损耗的计算

设外加相电压为Uo，相电流为Io，Po为每相输入功率，空载试验时输入功率全部都是损耗功率，所以Po（输入功率）就是空载损耗po，即由以下公式表示：

电力变压器空载试验时，在额定条件下，空载电流的允许偏差为22%；空载损耗的允许偏差为+15%。

5、空载实验评分标准

项目检查

配分

评分标准

扣分

记录

１5

记录电器名称、型号、电压电流及相关参数，每处

扣2分

工具

仪表

10

（1）工具使用、操作符合要求，每处

扣4分

（2）仪表使用、操作符合要求，每处

扣3分

（3）仪表的正确读数，每处

扣2分

实验步骤

50

（1）检查元器件

扣5分

（2）按试验图接线，并选择电源

扣5分

（3）检查接线无误后，通电测试

扣5分

（4）计算变压器的损耗

扣5分

验收

记录

2