电力变压器工作原理.ppt

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1、 电力变压器概论n 新沂市培训中心n 变压器原理图变压器原理图1u2u1i2i+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。子线路中应用广泛。它是一种静止的它是一种静止的电气设备电气设备，利用，利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。就是实现电能在不同等级之间进行转换。 在能量传输过程中，当输送功率在能量传

2、输过程中，当输送功率P =UI cos 及及负载功率因数负载功率因数cos 一定时：一定时：电能损耗小电能损耗小节省金属材料（经济）节省金属材料（经济）U I P = I rI S所以远距离输电采用高电压是最为经济的。所以远距离输电采用高电压是最为经济的。 发电厂发电厂10.5kV输电线输电线220kV升压升压仪器仪器36V降压降压实验室实验室380 / 220V降压降压变电站变电站 10kV降压降压降压降压二、变压器的分类二、变压器的分类变压器的种类很多，可按其用途、相数、结构、调压方式、冷却方式等不同变压器的种类很多，可按其用途、相数、结构、调压方式、冷却方式等不同来进行分类。来进行分类。

3、按用途分类：按用途分类：电力变压器（升压、降压）、仪用变电力变压器（升压、降压）、仪用变压器（电压互感器、电流互感器）、整流变压器；压器（电压互感器、电流互感器）、整流变压器；按相数分类：按相数分类：单相变压器和三相变压器；单相变压器和三相变压器；按线圈数分类：按线圈数分类：双绕组变压器、三绕组变压器和自双绕组变压器、三绕组变压器和自 耦变压器；耦变压器； 按铁心结构分类：按铁心结构分类：心式变压器和壳式变压器；心式变压器和壳式变压器；按调压方式分类：按调压方式分类：无载调压变压器、有载调压变压无载调压变压器、有载调压变压器；器；按冷却介质和冷却方式分类：按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压器

4、和干油浸式变压器和干式变压器等；式变压器等；按容量大小分类按容量大小分类：小型变压器、中型变压器、大型：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。变压器和特大型变压器。 1 1、变压器的原理模型变压器的原理模型 接交流电源的绕组称为原绕组或称接交流电源的绕组称为原绕组或称一次绕组，该侧是通入交流电流侧，即吸收电能侧，输入电能侧一次绕组，该侧是通入交流电流侧，即吸收电能侧，输入电能侧, ,也称一次侧。接负载的绕组称为副绕组或称二次绕组，该侧是接也称一次侧。接负载的绕组称为副绕组或称二次绕组，该侧是接负载侧，即输出电能侧，也称二次侧。负载侧，即输出电能侧，也称二次侧。接负载接交流电源一次绕

5、组二次绕组闭合铁芯 变压器原理图变压器原理图1u2u1i2i+一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心其感应电动势大小可分别表示为：其感应电动势大小可分别表示为： 式中式中 、 一、二次绕组的匝数一、二次绕组的匝数; 磁通变化率。磁通变化率。 tNedd11tNedd222N2Ntdd（1）空载运行情况）空载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧开路。二次侧开路。0i02i1u+20u+2e+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe i0 ( i0N1) 1 dd011tiLetNedd 22 空载时，空载时，铁心中主铁心中主磁通磁通 是是由由一次绕组一次绕组磁通势产

6、磁通势产生的。生的。漏磁通主漏磁通主要经过空要经过空气或其他气或其他非导磁性非导磁性物质而闭物质而闭合。合。由于漏磁由于漏磁通不经过通不经过铁心，所铁心，所以励磁电以励磁电流与漏磁流与漏磁通为线性通为线性关系。关系。铁心线圈铁心线圈是一个非是一个非线性电感线性电感元件，所元件，所以励磁电以励磁电流与主磁流与主磁通不是线通不是线性关系。性关系。磁动势磁动势(2) 带负载运行情况带负载运行情况一次侧接交流电源，一次侧接交流电源，二次侧二次侧。1u+1e+1e+ 11N2N 1u dd11tNe 1 dd111tiLe tNedd 22 i1 ( i1N1) i1i2 ( i2N2) 2有载时，铁心

7、中有载时，铁心中主磁通主磁通 是是由一由一次、二次绕组磁次、二次绕组磁通势共同产生的通势共同产生的合成磁通。合成磁通。 2i2+e2+e 2+u2 dd2tiLe22 t)sin(tNtNm111 dddde tN cosm1 )90t(sinm1 E1m144.4NfE 222111mmfNEE )90t(sinm22 Ee2m244. 4NfE t, sinm 根据根据KVL：1111111111jEIXIREEIRU 变压器一次侧等效电路如图变压器一次侧等效电路如图1m1111444Nf.EUEU 由于电阻由于电阻 R1 和感抗和感抗 (或漏磁通或漏磁通)较小较小,其两端其两端的电压也较

8、小的电压也较小,与主磁电动势与主磁电动势 E 比较可忽略不计，比较可忽略不计，则则1E1R1I1U1E+一次侧一次侧一次侧一次侧KNNEEUU 2121201根据根据KVL：2m220224440Nf.EUU,I 结论：一次、二次侧电压与匝数成正比。结论：一次、二次侧电压与匝数成正比。改变匝数比，就能改变输出电压。改变匝数比，就能改变输出电压。222222222jUIXIRUEIRE 22U+1u+1e+1e+1N2N+ZUIZ221m11 44 4 Nf.EU m10 Nim2211 NiNi+|Z|2i1u2e1i1e1N2N+2u一般情况下：一般情况下：I0 (23)%I1N 很小可很小

9、可忽忽略。略。2211 NiNi 所所以以或或2211NINI 2211NINI 所所以以KNNII11221结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：或：221011NiNiNi 102211NiNiNi 空载磁势空载磁势有载磁势有载磁势 一般情况下，由于一般情况下，由于 ，所以，所以 ，如果忽，如果忽略一、二次绕组本身的阻抗压降这个次要因素略一、二次绕组本身的阻抗压降这个次要因素时，时， ， 。则。则 。这就实现了改变电压。这就实现了改变电压等级的目的。若二次绕组接上负载，就有电流流过，等级的目的。若二次绕组接上负载，就有电流流过，变压器就向负载输出电能，

10、从而实现了不同电压等变压器就向负载输出电能，从而实现了不同电压等级的电能传递。级的电能传递。由分析显而易见，由分析显而易见，变压器能够改变电压等级的条件变压器能够改变电压等级的条件是：（是：（1）由铁芯闭合同时交链于一、二次绕组的）由铁芯闭合同时交链于一、二次绕组的磁通必须交变；（磁通必须交变；（2）一、二次绕组的匝数应不相）一、二次绕组的匝数应不相等。等。12NN 12ee 11ue 22ue 12uu 四、变压器的结构四、变压器的结构图图9-3 油浸式电力变压器结构图油浸式电力变压器结构图1-绕组；2-铁芯；3-油箱；4-分接开关；5-低压套管；6-高压套管；7-气体继电器；8-安全气道；

11、9-油位计；10-储油柜；11-呼吸器；12-铭牌；13-信号式温度计；14-放油阀门变压器结构示意图变压器结构示意图1u2u1i2i+变压器的磁路变压器的磁路由高导磁硅钢片叠成由高导磁硅钢片叠成厚厚0.35mm 或或 0.5mm铁铁心心一次一次绕组绕组N1二次二次绕组绕组N2铁心铁心 铁心和绕组是变压器中最主要的部铁心和绕组是变压器中最主要的部 件，他们构成件，他们构成了变压器的器身。了变压器的器身。1、铁心：、铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将

12、铁心柱连接起来形成闭合磁路。上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。 铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料材料硅钢片叠成。其厚度为硅钢片叠成。其厚度为0.350.350.5mm0.5mm，两，两面涂以厚面涂以厚0.020.020.23mm0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。的漆膜，使片与片之间绝缘。变压器的结构变压器的结构FeCu2212PPPPPP 2、绕组：、绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或绕组是变压器的电路部分，它由铜或 铝绝缘导线绕制而

13、成铝绝缘导线绕制而成 。 一次绕组（原绕组）：输入电能一次绕组（原绕组）：输入电能 二次绕组（副绕组）：输出电能二次绕组（副绕组）：输出电能 它们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组它们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。不同的电压和电流。 其中，两个绕组中，电压较高的我们称为高压绕其中，两个绕组中，电压较高的我们称为高压绕组，相应的电压较低的称为低压绕组。组，相应的电压较低的称为低压绕组。 为了绝

14、缘布置方便，通常低压绕组装得靠近为了绝缘布置方便，通常低压绕组装得靠近铁芯，高压绕组则套在低压绕组的外面，低铁芯，高压绕组则套在低压绕组的外面，低压绕组与高压绕组之间，以及低压绕组与铁压绕组与高压绕组之间，以及低压绕组与铁芯之间都留有一定的绝缘间隙和散热油道，芯之间都留有一定的绝缘间隙和散热油道，并用绝缘纸筒隔开，使绕组有效地散热。并用绝缘纸筒隔开，使绕组有效地散热。 从高、低压绕组的相对位置来看，变压器从高、低压绕组的相对位置来看，变压器的绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心的绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的均采

15、用这种结构，交迭式主要用于特种变压均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。器中。三、油箱及其他附件三、油箱及其他附件1.油箱油箱 变压器油的作用：加强变压器内部绝缘强度和散变压器油的作用：加强变压器内部绝缘强度和散热作用。热作用。要求：用质量好的钢板焊接而成，能承受一定压力。要求：用质量好的钢板焊接而成，能承受一定压力。形式：大型变压器油箱均采用了钟罩式结构；小型形式：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。变压器采用吊器身式。2.储油柜储油柜 作用：减少油与外界空气的接触面积，减小变压作用：减少油与外界空气的接触面积，减小变压器受潮和氧化的概率。器受潮和氧化的概率。在大

16、型电力变压器的储油柜内还安放一个特殊的空在大型电力变压器的储油柜内还安放一个特殊的空气胶囊，它通过呼吸器与外界相通，空气胶囊阻止气胶囊，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。了储油柜中变压器油与外界空气接触。 3.呼吸器呼吸器 作用：内装硅胶的干燥器，与油枕连通，为了使作用：内装硅胶的干燥器，与油枕连通，为了使潮气不能进入油枕使油劣化。潮气不能进入油枕使油劣化。硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用，干燥状态硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用，干燥状态状态为兰色，吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶状态为兰色，吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶可以再生。可以再生。4.冷却器冷却器 作用：加强散热。作用：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，器，电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇中，这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂，使热这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂，使热量散失到空气中去，经过冷却后的油从变压器油箱量散失到空气中去，经过冷却后的油从变压器油箱底