变压器的用途、结构及其工作原理.ppt

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1、变压器变压器的用途和结构变压器的工作原理变压器的用途和结构一、变压器的用途电能负荷升压变压器远距离输电降压变压器10kV▲输电距离、输电功率与输电电压的关系:输电电压输电功率输电距离110kV5×104kW50~150km220kV(20~30)×104kW200~400km500kV100×104kW≥500km10kV6kV380V220V110kV、220kV330kV、500kV二、变压器的基本结构：1.铁心:硅钢片叠成。1.铁心:2.绕组:铁心柱铁心柱铁轭铁轭11112222一次绕组和二次绕组；或高压绕组和低压绕组。铁心柱、铁轭。单相心式变压器铁铁铁心轭柱

2、轭1122单相壳式变压器3.其他:油箱、油、油枕、保护设备等。图例低压绕组高压绕组1.按用途分类:电力变压器、电炉变压器、电焊变压器、整流变压器、电源变压器……2.按相数分类:三相变压器、单相变压器。3.按每相绕阻的个数分类：双绕阻变压器、三绕阻变压器、自耦变压器。4.按冷却方式分类：干式、油浸式。5.按结构形式分类：心式变压器和壳式变压器。三、变压器的分类图例四、变压器的额定值1.额定电压U1N/U2N指空载电压的额定值。即当U1=U1N时,U20=U2N※三相变压器是指线电压。2.额定电流I1N/I2N指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。※三相变压器是指线

3、电流。线圈变压器内部返回电源用变压器返回单相变压器隔离变压器返回S9型配电变压器（10kV）返回大型电力油浸变压器返回大型电力油浸变压器返回树脂浇注干式变压器返回特种变压器返回指视在功率的额定值。※单相变压器：SN=U2NI2N=U1NI1N※三相变压器：3.额定功率(额定容量)SN※输出的额定有功功率：PN=U2I2Ncos24.额定频率fN一般：fN=50Hz（工频）SN=√3U2NI2N=√3U1NI1Ne2e1e1σΦi0Φ1σ变压器的工作原理一、空载运行注意：各量的参考方向。+u1－+u2－施加u1→i0→N1i0Φ1σΦe1e2→e1σ→u20R1i0

4、1.一次侧电路u1=R1i0－e1－e1σU1=R1I0－E1－E1σE1σ=－jX1I0E1=－j4.44fN1ΦmU1=－E1+(R1+jX1)I0=－E1+Z1I0忽略Z1，则：U1≈－E1=j4.44fN1Φm2.二次侧电路u20=e2U20=E2=－j4.44fN2Φm3.一次侧与二次侧的电压关系:=k◆电压比：一般取高压绕组的电压与低压绕组的电压之比，——电压比≈U1U20E1E2=N1N2即：k＞1。一、负载运行e2e2σe1e1σ+u1－i1ZLi2ΦΦ1σΦ2σ+u2－施加：u1→i1→N1i1Φ1σΦ→e1σe1e2→→u2→i2→N2i2→Φ2

5、σ→e2σ变压器的运行分析①磁通守恒，磁链守恒;②从电磁关系分析:N2i2N1i1N1I1+N2I2=N1I0N1i0→ΦU1N4.44fN1Φm≈N1I1+N2I2=0在满载或接近满载时，I0可忽略不计。◆电动势平衡方程：一次侧：二次侧：U2=E2+E2σ－R2I2≈－E1U1=－E1+(R1+jX1)I1=－E1+Z1I1=E2－(R2+jX2)I2=E2－Z2I2≈E2U2=ZLI2四、等效电路+U1－ZLI1变压器的运行分析R1X1－E1+－E2+X2R2I2－U2+PFeI02Rm=励磁产生铁损耗。该损耗可以用等效电阻Rm来代替。励磁电阻：励磁阻抗：Zm=

6、Rm+jXmE1=－ZmI0有：2.二次绕组的折算(1)折算条件：N2I2不变、P2不变。(2)用一个匝数为N1的假想绕组代替N2，使：E2´=E1(3)折算后的二次绕组电流：N1I2´=N2I2I2´=N2N1I2=I2k(4)折算后的二次绕组电动势和电压：匝数相同:E2´=E1=kE2输出功率不变:U2´I2´=U2I2U2´=I2I2´U2=kU2(5)折算后二次绕组的阻抗：有功功率不变:R2´I2´2=R2I22R2´=R2I22I2´2=k2R2无功功率不变:X2´I2´2=X2I22X2´=X2I22I2´2=k2X2同理:Z2´=k2Z2ZL´=k2Z

7、L◆折算实质上是在二次绕组功率和磁通势保持不变的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。3.T型等效电路：+U1－ZLI1R1X1－E1+－E2+X2R2I2－U2+RmXmE2´X2´R2´U2´I2´ZL´+U1－I1R1X1－E1=E2´+－U2´+RmXmX2´R2´I2´ZL´I04.Γ型等效电路：R2´X2´I2´－U2´+ZL´+U1－R1X1I1RmXmI0+U1－I1R1X1－E1=E2´+－U2´+RmXmX2´R2´I2´ZL´I0R1、X1很小E1≈U15.简化等效电路：※该电路用于满载或接近满载运行时的分析。I1≈－I2´R1+