变压器的结构变压器结构图解及工作原理

头条科技 2020-07-29134未知admin

  

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  变压器工作原理 变压器工作原理 变压器及其工作原理 变压器是利用电磁原理传输电能或的器件, 它具有变压、 变流和变的作用。 变压器的种类很多, 应用十分广泛。 比如在电 力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远距离输电, 到达目的地后再用变压器把电压降低以便用户使用, 以此减少传输过 程中电能的损耗; 在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变市 电电压, 再通过整流和滤波, 得到电所需要的直流电压; 在放大电 中用耦合变压器传递信或进行的匹配等等。 变压器虽然大小悬 殊, 用途各异, 但其基本结构和工作原理却是相同的。 变压器工作原理 ? 变压器的分类: ? 按用途分类:升压变压器、降压变压器; ? 按相数分类:单相变压器和三相变压器; ? 按线圈数分类:双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器; ? 按铁构分类:心式变压器和壳式变压器; ? 按调压方式分类:无载调压变压器、有载调压变压器; ? 按冷却介质和冷却方式分类:油浸式变压器和干式变压器等; ? 按容量大小分类:小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大 型变压器。 变压器工作原理 ? 变压器的工作原理: ? 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交 流电能 ? 变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。 变压器工作原理 下图是我们常见的两种变压器: 干式变压器 油浸式变压器 变压器工作原理 ? 变压器的构造: 变压器主要由:铁芯、绕组、油箱、附件等组成。 变压器工作原理 ? 变压器的主体构造: 1、铁芯 2、绕组 变压器工作原理 ? 铁芯 ? 铁心的作用 主磁 是变压器的 ? 铁心的材料 0.35~ 0.5mm厚的硅钢片 ? 铁心形式 电力变压器主 要采用心式结构 变压器工作原理 ? 铁芯是变压器的磁部分,由铁芯柱(柱上套装绕组)、 铁轭(连接铁芯以形成闭合磁)组成,为了减小涡流和 磁滞损耗,提高磁的导磁性,铁芯采0.35mm~0.5mm 厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。 ? 小型变压器铁芯截面为矩形或方形,大型变压器铁芯截面 为阶梯形,这是为了充分利用空间。 变压器工作原理 ? 铁芯 三相三芯柱变压器的铁心和绕组 单相芯式变压器的铁心和绕组 变压器工作原理 ? 绕组: ? 绕组是变压器的电 部分 ? 铜或铝导线包绕绝缘 纸以后绕制而成。变压器结构图解 变压器工作原理 ? 绕组是变压器的电部分,采 用铜线或铝线绕制而成,原、 副绕组同心套在铁芯柱上。 ? 为便于绝缘,一般低压绕组在 里,高压绕组在外,但大容量 的低压大电流变压器,考虑到 引出线工艺困难,往往把低压 绕组套在高压绕组的外面。 变压器工作原理 ? 变压器的附件: ? ? ? ? ? ? ? ? 1-铭牌; 3-吸湿器; 5-储油柜; 2-信式温度计; 4-油标; 6-安全气道 7-气体继电器; 8-高压套管; 9-低压套管; 11-油箱; 13-器身; 15-小车 10-分接开关; 12-放油阀门; 14-接地板; 变压器工作原理 ? 油箱是装器身和变压器油的,为了便于散热,有 的箱壁上焊有散热管。 ? 变压器油的作用是绝缘和冷却。 变压器工作原理 ? 变压器的铭牌参数: ? 每台变压器都有一铭牌,标注着型、额定值及其它 数据,便于用户了解变压器的运行性能。 电力变压器 SL7-315/10 产品编 315kV· A 使用条件 户外式 /400V 冷却条件 ONAN 18.2/454.7A 短电压 4% 50 Hz 器身吊重 765kg 三相 油 重 380kg Y yno 总 重 1525kg 生产日期 产品型 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率 相 数 联接组别 制造厂 图1-4电力变压器铭牌示意图 变压器工作原理 变压器工作原理 ? 与电源相连的线圈,接收交流 电能,称为一次绕组 用U1 , I1,E1,N1表示; ? 与负载相连的线圈,送出交流 电能,称为二次绕组 用U2, I2,E2 ,N2表示; ? 同时交链一次,二次绕组的磁 通量的相量为 Fm ,该磁通量称 为主磁通; 变压器原理图(图3-1) 变压器工作原理 ? 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按 正弦规律变化,则有 ? 不计铁心损失,根据能量守恒原理可得 ? 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系: ? 令 K=N1/N2,称为匝比(亦称电压比),则 ? 变压器工作原理 ? 额定容量SN: ? 它是变压器额定工作条件下输出能力的值,是额定视 在功率,单位有:伏安(V?A)或千伏安(kV?A)或兆 伏安(MV?A)。 ? 一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器; 800~6300kVA的为中型电力变压器;8000~63000kVA为 大型电力变压器; 90000kVA及以上的为特大型电力变压器; 变压器工作原理 ? 额定电压U1N/U2N ? 均指线值电压。原边额定电压U1N是指电源加在原绕组 上的额定电压;副边额定电压U2N是指原边加额定电压 副边空载时副绕组的端电压,单位有:伏(V)或千伏 (kV)。 变压器工作原理 ? 额定电流I1N/I2N 均指线值电流。原、副边额定电流是指在额定容量和额定 电压时所允许通过的电流,单位有:安(A) 额定频率fN 指工业用电频率,我国为50Hz。 变压器工作原理 ? 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的 关系为: ? 单相变压器: S N ? U 1N I 1N ? U 2 N I 2 N ? 三相变压器: S N ? 3U1N I1N ? 3U 2 N I 2 N 三相变压器绕组的联接法和联接组 1、三相变压器连接法 高压绕组首端由A、B、C表示, 末端由X、Y、Z表示; 低压绕组首端由a、b、c表示,末端由x、y、z表示。 ?末端连在一起, 首端引出, 为星形连接“Y”, 中点引出Yo; ?一相绕组末端与另一相绕组首端相连, 依次得到一闭合回 , 为三角形连接“?”, 有顺、逆之分。 A E AX EBX B ECX C A E AX EBX B ECX C X Y Z X Y Z 星形连接 三角形连接 2、连接组 (1)高、低压绕组中电动势相位关系(单相绕组) ?单相变压器中, 高压绕组首端为“A”、末端为“X”; 低压绕组首端为“a”、末端为“x”。 ?原、副绕组被同一主磁通?交链, 电动势在任一瞬 间原边绕组一端点为高电位,副边绕组也有一端点为高 电位。 这两个端点为“同名端” A A X a x X a x 时钟表示法 对于任意标定的a、x, 电势 E AX 和 Eax 的相位关 系有两种结果, 即 E AX 与 Eax 同相或反相。 时钟表示法:标志变压器高、低压绕组的相位关系。 时钟表示法:高压绕组电势E AX 从A到X, 记为E A , 作为 时钟的长针,指向12点;低压绕组电势 Ea 从a到x, 记 为 Eax,作为时钟的短针, 根据相位关系, 指向针面上哪个 数字, 改数字为变压器的联接组别的标。 三相变压器绕组的联接组 联机组的几点认识: (1)当变压器的绕组标志(同名端或首末端)改变时, 变 压器的联接组也随着改变。 (2)Y/Y联接的三相变压器, 其联接组都是偶数; (3) Y/Δ联接的三相变压器,其联接组都是奇数; (4) ??/Δ联接可以得到与Y/Y联接相同的组; ??/Y 联接也可以得到与Y/?联接相同的组; (5)最常用的联接组是Y/Y-12 和 Y/?-11; 变压器的运行 ? 允许温度和温升 若变压器的温度长时间超过允许值, 则变压器的绝缘容易损坏。变压器温度与周围空气温度的的差值 叫变压器的温升 ? 变压器的过负荷能力 是指在较短时间内所能输出的最大容量。额定容量 ? 三相变压器运行 变压器允许运行方式,对Y,yn0接线的变压器,还要控制二 次侧三相负荷对称。 ? 允许电压波动 变压器的电源电压一般不得超过额定值的±5% 变压器的运行 空载电流:当变压器二次绕组开,一次绕组额定频率的额定 电压时,一次绕组中所流通的电流称空载电流I0。通常I0以 额定电流百分数表示,一般1~3%,变压器容量越大,I0越小。 空载合闸电流:当变压器空载合闸到线时,由于铁芯饱和而产生很大的 励磁电流,所以又称励磁涌流。空载合闸电流大大超过稳态的空载电流I0, 甚至达到额定电流的5~7倍。 电压:双绕组变压器当二次绕组短接,一次绕组流通额定电流而的 电压称电压 负载损耗:最大一对绕组的电阻损耗+附加损耗;附加损耗包括绕组涡流损 耗、并绕导线的环流损耗、结构损耗、引线损耗 变压器的运行 ? 变压器的效率 输出的有功功率与输入的有功功率之比的百分数,效率η为 效率η= 输出功率 ?100% 输入功率 输出功率 = 输出功率 ? 空载损耗 ? 负载损耗 ?100% 中小变压器η一般在96%以上,大型变压器η一般在99%以上。 变压器并列运行 ? 将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间, 通过同一母线分别互相连接,这种方式叫变压器的并列运行。 ? 并列运行的目的 提高变压器运行的经济性 提高供电可靠性 ? 并列运行条件 变压器的接线组别相同;变压器的变比相同(允许有 ±0.5%的差值);变压器的短电压相等(允许有±10% ); 并列运行变压器的容量比不宜超过3:1 变压器并列运行 (1)变比不相等: 并联后, 在副边绕组中产生的环流为: * I& loop ? ?U20 U1 / k1 ? U1 / k 2 ? Z *k 1 ??Z *k 2 Z k*1 ??Z k*2 短很小, 即使变比差值很小, 也能产生较大的环流。 (2)联接组不同 联接组不同的变压器, 副边电压相量之间的相位至 少相差300, 300 2 联接组不同的变压器并联, 将产生很大的空载环 流, 数值会超过额定电流很多倍, 严禁并联。 变压器并列运行 (3)短相对值不等: 环流不存在但 短不同时, 各变压器的负载电流为: I1 ? Z k2 & I I2? Z k 1 ??Z k 2 Z k1 ??Z k 2 如果不等负荷不能按变压器的容量成比例地分配,小的 变压器带的负荷相对较大,也将影响变压器的总出力。 变压器的短标么值随者容量的大小而变化, 故 并联运行的变压器容量之比不超过3:1。 变压器经济运行 ? 运行中的内部损耗:变压器铁损和铜损两部分 ? 铁损:当一次侧有交变电压时,铁芯中产生交变磁通,从 而在铁芯中产生的磁滞与涡流损耗 ? 铜损:由于变压器一、二次绕组都有一定的电阻,当电流 流过时,就要产生一定的功率和电能损耗 ? 变压器效率 变压器输出功率P2和输入功率P1的百分比 ,就称为变压器的效率 p ?? 2 p1 ?100% 变压器油及油的运行 ? 变压器油的作用:①将空气排除,避免各部件与空气接触受潮引 起绝缘降低②增加变压器绝缘强度③变压器油使木质及纸绝缘保持 良好的性能,并使金属得到防腐作用,使绝缘保持良好④油循环使 绕组和铁芯得到冷却,改善了运行条件 ? 变压器油的主要性能指标:①比重②粘度 ③闪点 ④凝固点⑤酸价⑥酸、碱、 硫及机械混合物⑦安定度 ? 变压器油试验: ①耐压 ②介质损耗 ③简化试验 ④取油样注意事项 ? 变压器油质量的简易鉴别: ①油的颜色 ②透明度 ③气味 变压器油运行管理 ? 35KV及以上变压器应补充相同牌的油, 并应作耐压试验 ? 10KV及以下的变压器可补不同牌油,变压器结构图解但应做混油耐压 试验 ? 补油后,检查瓦斯继电器,并及时放体。若24小时无 问题,可重新将瓦斯继电器接入跳闸回 变压器工作原理 ? 干式电力变压器特点 ? 干式电力变压器承受热冲击能 力强,过负载能力大、难燃、 防火性能高、低损耗、局部放 电量小、 ? 噪声低、不产生有害气体、不 污染、对湿度、灰尘不敏 感、体积小、不开裂、简 便。因此,最适宜用于防火要 求高,负荷波动大以及潮 湿的恶劣中。如:机场、 发电厂、冶金作业、医院、高 层建筑、购物中心、居民密集 区以及石油化工、核电站、核 潜艇等特殊中。 变压器工作原理 变压器日常巡视检查应包括以下内容: 1)油温应正常,应无渗油、漏油,储油柜油位应与温度相对应。 2)套管油位应正常,套管外部应无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异 常现象。 3)变压器音响应正常。 4)散热器各部位手感温度应相近,散热附件工作应正常。 5)吸湿器应完好,吸附剂应干燥。 6)引线接头、电缆、母线)压力器、安全气道及防爆膜应完好无损。 8)分接开关的分接及电源应正常。 9)气体继电器内应无气体。 10)各控制箱和二次端子箱应关严,无受潮。 11)干式变压器的外表应无积污。 12)变压器室不漏水,门、窗、照明应完好,通风良好,温度正常。 13)变压器外壳及各部件应保持清洁。 变压器的冷却方式 ? 变压器的ONAN冷却方式为内部油自然对流冷却方式,即通常所说的油 浸自冷式。 变压器的冷却方式是由冷却介质和循环方式决定的;由于油浸变压器 还分为油箱内部冷却方式和油箱外部冷却方式,因此油浸变压器的冷 却方式是由四个字母代表示的。 第一个字母:与绕组接触的冷却介质。变压器结构图解 O--------矿物油或燃点大于300℃的绝缘液体; K--------燃点大于300℃的绝缘液体; L--------燃点不可测出的绝缘液体; 第二个字母:内部冷却介质的循环方式。 N--------流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流循环; F--------冷却设备中的油流是循环,流经绕组内部的油流是热 对流循环; D--------冷却设备中的油流是循环,至少在主要绕组内的油流 是导向循环; 第三个字母:外部冷却介质。 A--------空气;W--------水; 第四个字母:外部冷却介质的循环方式。 N--------自然对流; F--------循环(风扇、泵等)。 本次课程结束,谢谢大家

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