第2章 变压器的工作原理和运行分析ppt课件.ppt

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1、第二章变压器工作原理和运行分析第一节变压器的基本结构一、变压器的基本工作原理在两个绕组匝链同一磁通的情况下，只要N1≠N2即可实现变压。铁心绕组二、变压器的分类按用途分类：电力变压器、互感器、特殊用途变压器。按绕组数目分类：自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器。按相数分类：单相变压器、三相变压器。按冷却方式分类：以空气为介质的干式变压器、以油为介质的油浸式变压器。按铁芯结构分类：心式变压器、壳式变压器。三、油浸式电力变压器的基本结构由铁芯、绕组、变压器油、油箱和绝缘套管构成。1、铁芯：起导磁作用，0.3-

2、0.5mm硅钢片叠压而成装配方式：交叠装配奇数层偶数层铁芯柱：用于套线圈的部分铁轭：用于闭合磁路的部分1、避免涡流在钢片之间流动。2、减少紧固件的使用。铁芯铁轭截面选择2、绕组：起导电作用，由绝缘漆包线绕制而成。同心式：高低压绕组同心，低压绕组靠近铁芯。交叠式：高低压绕组交叠，低压绕组靠近铁轭。铁芯式变压器铁壳式变压器低压绕组高压绕组高压绕组低压绕组3、变压器油：起绝缘和散热的作用。4、油箱：起储油的作用。5、绝缘套管：由导电杆和瓷套等组成。起绝缘和支撑的作用。四、干式电力变压器的结构五、变压器的额定值额定容量SN：额定

3、条件下使用时输出能力的保证值。额定电压：空载时额定分接头上的电压保证值。额定电流：由额定容量和额定电压计算所得。对于三相变压器：对于单相变压器：注意！对于三相系统，额定值都是指线间值。第二节变压器空载运行一、电磁现象空载：一次侧绕组接到电源，二次侧绕组开路。二、参考方向的规定三、变压原理、电压变比设主磁通，则：空载时i0r1和e1σ都很小，如略去不计，则u1=-e1。设外加电压u1按正弦规律变化，则e1、Φ和e2也都按正弦规律变化。对于变压器的原边回路，根据电路理论有：三、变压原理、电压变比其有效值形式为略去电阻压降和漏

4、电势，则变比又可写成只要N1≠N2就可以实现变压。四、励磁电流略去电阻压降和漏电势，则对于已制成的变压器，N1为常数，电源频率f也为常数，所以Φm正比于U1。若外加电压为定值，则主磁通Φm也为定值。现在的问题是，要产生上述大小的主磁通Φm，需要多大（什么样）的激磁电流Im？励磁电流的大小和波形受磁路饱和、磁滞及涡流的影响。1、磁路饱和对励磁电流的影响磁路不饱和时，i0∝φ，其波形为正弦波。磁路饱和时，i0与φ不成线性关系，φ越大，磁路越饱和，i0/φ比值越大，励磁电流的波形为尖顶波。由于尖顶波不能用相量表示，所以要用等效

5、的正弦波来替代实际的尖顶波。等效的原则是两者有相同的有效值、相同的基波频率且同相位。该等效的正弦量用表示，称为磁化电流。由于与同相位，而滞后90˚，所以滞后90˚，具有无功电流的性质。2、磁滞现象对励磁电流的影响由于磁滞效应，磁化曲线的上升段和下降段不一致，使得励磁电流波形不对称，可分解为一个尖顶波和一个超前90˚的正弦波。该正弦分量称为磁滞电流分量，与同相位，是有功电流分量。3、涡流对励磁电流的影响这样，励磁电流可以表示为铁耗电流和磁化电流两个分量：由于磁滞电流分量和涡流电流分量同相位，可以统称为铁耗电流分量：交变磁通

6、也会在铁芯中感应电动势，从而在铁芯中产生涡流及涡流损耗。与涡流损耗对应的电流分量称为涡流电流分量，也与同相位，也是有功电流分量。五、励磁特性的电路模型从以上分析可以得出两个结论：与同相位滞后90˚令则化成阻抗的形式为：其中：注意：rm并不是实际存在的电阻，而是为了计算铁耗而引进的模拟电阻。表示铁耗，表示励磁无功功率。由于磁化曲线是非线性的，Zm将随外加电压而变化。六、漏抗漏电势的电路模型与励磁特性的电路模型类似，只是漏磁通所经路径主要为空气，磁阻大，磁通量小，磁路不饱和，因此可以忽略漏磁路的铁耗，即漏电势的电路模型中的等

7、效电阻为零，即漏电势用电压降形式表示的漏抗压降七、电路方程、等效电路和相量图变压器空载运行的电路方程为电路方程、等效电路和相量图都是用来分析电机运行性能的工具。电路方程清楚地表达了电机的电磁关系以及用于精确计算各个物理量的大小和相位关系；等效电路则便于记忆，更形象地再现电机的物理实质；相量图描述了各电磁物理量间的相位关系，一般用于做定性分析。小结：变压器运行时，主磁通同时与原边绕组和副边绕组交链，并在绕组中感应出同频的电动势，电势比=匝数比。励磁电流Im受磁路饱和、磁滞和涡流等因素影响，包含磁化分量（主）和铁耗分量（次）

8、。励磁特性可以用等效的电路模型来表示，也就是用一个电路模型把主磁通在绕组中感应的电动势和产生主磁通的励磁电流联系在一起。该模型可以用一个电阻串联一个电抗来表示。励磁特性电路模型中的等效电阻rm和等效电抗xm并不是固定不变的，而是随饱和程度而变化。思考：变压器等效电路中的rm代表什么电阻，该电阻能否用直流电表来测量？变