【正文】 電 機(jī) 原 理 及 拖 動(dòng) 主講人：方 煒 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 第四章 變壓器 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 1 變壓器的空載運(yùn)行 變壓器的負(fù)載運(yùn)行 2 3 4 變壓器參數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定 5 變壓器的運(yùn)行特性 三相變壓器、特殊變壓器 6 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 變壓器是一種 靜止電機(jī) ,它通過(guò)線圈間的電磁感應(yīng) ,將一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能 。 變壓器的作用就是： 經(jīng)濟(jì)地輸出電能； 合理的分配電能； 安全地使用電能； 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 基本工作原理 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁耦合沒(méi)電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 1u 1e 2e 2u1i 2iΦ1U2U1u2uLZ1212d Φe = Ndtd Φe = Ndt 只要 (1)磁通有變化量 。(2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變壓的目的。 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 變壓器的分類(lèi) 按用途分：電力變壓器和特種變壓器。 按繞組數(shù)目分：?jiǎn)卫@組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。 按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器和多相變壓器? 按鐵心結(jié)構(gòu)分：心式變壓器和殼式變壓器。 按調(diào)壓方式分：無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器 。 按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和 充氣式變壓器。 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器 連接發(fā)電機(jī)的封閉母線 與電網(wǎng)相連的高壓出線端 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 三相干式變壓器 接觸調(diào)壓器 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 電源變壓器 環(huán)形變壓器 控制變壓器 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 變壓器的結(jié)構(gòu) 一、鐵心 變壓器的主磁路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用厚為、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。 變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。 油浸式變壓器的器身浸在變壓器油的油箱中。油是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)。油箱側(cè)壁有冷卻用的管子（散熱器或冷卻器）。 將線圈的高、低壓引線引到箱外，是引線對(duì)地的絕緣，擔(dān)負(fù)著固定的作用。 二、繞組 四、油箱 三、絕緣套管 此外，還有儲(chǔ)油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器。 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 變壓器的型號(hào)與額定值 (1) 型號(hào) 型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為 如 OSFPSZ250000/220表明自耦三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組銅線有載調(diào)壓，額定容量 250000kVA，高壓額定電壓 220kV電力變壓器 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的用途、工作原理及結(jié)構(gòu) 變壓器的型號(hào)與額定值 (2) 額定值 此外，額定值還有 額定頻率 、 效率、溫升 等。 指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。 額定容量 NS ( kV A )指長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓 額定電壓 12NNU / U ( k V ) 是指一次側(cè)所加的額定電壓， 是指一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的開(kāi)路電壓。在三相變壓器中額定電壓為線電壓。 1NU 2NU三者關(guān)系 ： 1 1 2 21 1 2 233??N N N N NN N N N NS U I U IS U I U I單相：三相： 指在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過(guò)的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流 額定電流 12NNI / I ( A )安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的空載運(yùn)行 電磁關(guān)系 1U?1E?σE1?20U?0I2(I )1??1U2U1u2u0?2E?交變電流 i1通過(guò)一次側(cè)繞組在原邊繞組上產(chǎn)生交變磁通 0Φ二次側(cè)繞組切割交變磁通 的磁力線，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì) 0Φ 2E安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的空載運(yùn)行 電磁關(guān)系 (1) 物理情況 1U?1E?σE1?20U?0I2(I )1??1U2U1u2u0?2E?10 RI?1U? 0I? 100 NIF ?? ?σ1E?0Φ1σΦ1E?2E?安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的空載運(yùn)行 (2) 各電磁量參考方向的規(guī)定 1）性質(zhì)上： 與 成非線性關(guān)系； 與 成線性關(guān)系 ； 2）數(shù)量上： 占 99%以上， 僅占 1%以下 ； 3）作用上： 起傳遞能量的作用， 起漏抗壓降作用。 0?0?0?0I 0I1??1??1??主磁通與漏磁通的區(qū)別 一次側(cè)遵循電動(dòng)機(jī)慣例，二次側(cè)遵循發(fā)電機(jī)慣例。 強(qiáng)調(diào) ： 磁通與產(chǎn)生它的電流之間符合右手螺旋定則；電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)它的磁通之間符合右手螺旋定則。 電磁關(guān)系 安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的空載運(yùn)行 (3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析 電磁關(guān)系 主磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì) —— 主電動(dòng)勢(shì) ωtsinΦΦ m?設(shè) 001 1 1 12 9 0 9 0mmd ΦeN π fN Φ s in ( ω t ) E s in ( ω )dt t? ? ? ? ?則 11 4. 44 mE fN Φ?有效值 114 . 4 4 mE j fN Φ??相量 同理，二次主電動(dòng)勢(shì)也有同樣的結(jié)論。 可見(jiàn)，當(dāng)主磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，所產(chǎn)生的一次主電動(dòng)勢(shì)也按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相位上滯后主磁通 。主電動(dòng)勢(shì)的大小與電源頻率、繞組匝數(shù)及主磁通的最大值成正比。 090安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的空載運(yùn)行 (3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析 電磁關(guān)系 N kN? ? ?UEUE1 1 12 0 2 2同理，二次主電動(dòng)勢(shì)也有同樣的結(jié)論。 因此，變壓器一次繞組和二次繞組的電壓比為： ?? mE j fN Φ224 . 4 4安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的空載運(yùn)行 (3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析 電磁關(guān)系 漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì) —— 漏電動(dòng)勢(shì) 漏電動(dòng)勢(shì)也可以用漏抗壓降來(lái)表示，即 根據(jù)主電動(dòng)勢(shì)的分析方法，同樣有 1 1 14 . 4 4σ σ mE j fN Φ??1 1 14. 44σ σE fN Φ?1 1 0 0 1σ σEj ω L I jI X? ? ? ?由于漏磁通主要經(jīng)過(guò)非鐵磁路徑 ,磁路不飽和 ,故磁阻很大且為常數(shù) ,所以漏電抗 很小且為常數(shù) ,它不隨電源電壓負(fù)載情況而變 . 1X安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信息學(xué)院 變壓器的空載運(yùn)行 空載電流和空載損耗 一、 空載電流 1) 作用與組成 2) 性質(zhì)和大小 性質(zhì) ： 由于空載電流的無(wú)功分量遠(yuǎn)大于有功分量，所以空載電流主要是感性無(wú)功性質(zhì) —— 也稱(chēng)勵(lì)磁電流； 大小 ： 與電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù) I0%來(lái)表示 ： 00N100??II % %I空載電流 包含兩個(gè)分量，一個(gè)是勵(lì)磁分量 ，作用是建立磁場(chǎng)，另一個(gè)是鐵損耗分量 ，主要作用是供鐵損耗。 0I?aI0?rI0?安徽工業(yè)大學(xué) 電氣信