第1变压器1.ppt1

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1、电机与电气控制技术电机与电气控制技术授课教师：金轶锋授课教师：金轶锋渭南师范学院物理与电气工程学院渭南师范学院物理与电气工程学院绪论绪论 电能是现代工业生产的主要能源和动力，电动机电能是现代工业生产的主要能源和动力，电动机是将电能转换为机械能，拖动生产机械的驱动装置。是将电能转换为机械能，拖动生产机械的驱动装置。用电动机拖动工作机械来实现生产工艺过程中的用电动机拖动工作机械来实现生产工艺过程中的各种控制要求的系统称为电力拖动系统。各种控制要求的系统称为电力拖动系统。工作机械工作机械反馈装置反馈装置电源电源控制设备控制设备电动机电动机传动机构传动机构拖动系统的分类：拖动系统的分类：直流拖动系统直

2、流拖动系统按有无反馈装置分类按有无反馈装置分类 交流拖动系统交流拖动系统 按拖动电动机分类按拖动电动机分类闭环电力拖动系统闭环电力拖动系统开环电力拖动系统开环电力拖动系统控制设备控制设备继电器继电器接触器接触器现代的现代的传统的传统的可编程控制器可编程控制器计算机大规模计算机大规模本课程内容：本课程内容：以三相异步电动机控制及电力拖动技术为重点，以三相异步电动机控制及电力拖动技术为重点，以继电器、接触器控制电路基本环节为主线，介绍以继电器、接触器控制电路基本环节为主线，介绍目前仍广泛使用的典型设备经典电气控制技术。目前仍广泛使用的典型设备经典电气控制技术。一、电机与电力拖动系统发展概况一、电机

3、与电力拖动系统发展概况1.1.基础：基础：法国科学家安培（法国科学家安培（18251825）:两载流导线有力作用两载流导线有力作用英国物理学家法拉第（英国物理学家法拉第（18311831）电磁感应定律：电能可转换）电磁感应定律：电能可转换为机械能，机械能可转换为电能为机械能，机械能可转换为电能丹麦物理学家奥斯特（丹麦物理学家奥斯特（18201820 ）：磁针受载流体作用旋转）：磁针受载流体作用旋转19世纪末，电动机逐渐代替了蒸汽机，出现了电力拖动。世纪末，电动机逐渐代替了蒸汽机，出现了电力拖动。欧洲完成了第一次工业革命。欧洲完成了第一次工业革命。2.2.发展三个阶段发展三个阶段（1 1）起初：

4、一台电动机拖动多台设备，）起初：一台电动机拖动多台设备，2020世纪世纪2020年代发展成为年代发展成为单独拖动。单独拖动。2020世纪世纪3030年代生产机械的各部件分别由各电动机拖年代生产机械的各部件分别由各电动机拖动，出现了多台电动机拖动，使生产机械的机械结构大为简化。动，出现了多台电动机拖动，使生产机械的机械结构大为简化。（2 2）随着生产发展的要求，提高加工精度和运行速度。如：）随着生产发展的要求，提高加工精度和运行速度。如：快起动、制动及反转、宽范围速度调节、生产过程自动化等。快起动、制动及反转、宽范围速度调节、生产过程自动化等。除改进电动机外，加装了自动控制设备组成了自动化电力拖

5、动除改进电动机外，加装了自动控制设备组成了自动化电力拖动系统。系统。（3 3）目前状况：随着自动化系统的产生，进而又出现了自动）目前状况：随着自动化系统的产生，进而又出现了自动控制理论，半导体器件和电力电子技术的应用，以及数控技术控制理论，半导体器件和电力电子技术的应用，以及数控技术和计算机技术的发展和应用。和计算机技术的发展和应用。（1）集中拖动）集中拖动 （2）单独拖动（）单独拖动（3）多机拖动）多机拖动电力拖动系统的优点：电力拖动系统的优点：起动、制动、反转和调速的控制简单方便，快速性起动、制动、反转和调速的控制简单方便，快速性好、效率高，而且电动机的类型很多，具有各种不同好、效率高，而

6、且电动机的类型很多，具有各种不同的运行特性，可满足各种类型生产机械的要求，以及的运行特性，可满足各种类型生产机械的要求，以及电力拖动系统各参数的检测、信号的变换和传送方便，电力拖动系统各参数的检测、信号的变换和传送方便，易于实现最优控制等。因此，电力拖动成为现代工农易于实现最优控制等。因此，电力拖动成为现代工农业电气自动化的基础。业电气自动化的基础。二、电力拖动自动控制的发展二、电力拖动自动控制的发展（1 1）手动到自动：最初是用为数不多的继电器、接触器及保护）手动到自动：最初是用为数不多的继电器、接触器及保护元件组成元件组成-继电接触器控制系统。继电接触器控制系统。（2 2）程序控制：）程序

7、控制：2020世纪世纪7070年代出现了微处理器为核心年代出现了微处理器为核心的新型工业控制器的新型工业控制器-可编程逻辑控制器、大规模的计可编程逻辑控制器、大规模的计算机控制算机控制三、课程的性质和学习要求三、课程的性质和学习要求 本课程是一门综合性的主干课专业课。对培养应本课程是一门综合性的主干课专业课。对培养应用型的电气工程及自动化类专业高等教育人才具有重用型的电气工程及自动化类专业高等教育人才具有重要作用。要作用。要完成课堂教学、实验教学、电气控制实训等方要完成课堂教学、实验教学、电气控制实训等方面所布置的任务。面所布置的任务。本章以一般用途的电力变压器为主要研究对象，本章以一般用途的

8、电力变压器为主要研究对象，着重分析单相变压器的工作原理、基本结构和运行情着重分析单相变压器的工作原理、基本结构和运行情况，对其他用途的变压器作简单介绍。以期掌握变压况，对其他用途的变压器作简单介绍。以期掌握变压器变电压、变电流、变阻抗的原理，理解变压器铭牌器变电压、变电流、变阻抗的原理，理解变压器铭牌数据含义；学会正确使用各种变压器。数据含义；学会正确使用各种变压器。第一章变压器第一章变压器1变压器：是一种静止的电气设备。它是根据电磁变压器：是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设

9、备。频率的另一等级电压和电流的设备。2作用：变换交流电压、变换交流电流和变换阻抗。作用：变换交流电压、变换交流电流和变换阻抗。3使用：是指选择、正确安装和导线连接。使用：是指选择、正确安装和导线连接。u1 Vu1u2 Ai2i1电压互感器电压互感器 变变压压器器基础知识基础知识1.1.变压器工作原理变压器工作原理2.2.变压器结构及分变压器结构及分3.3.变压器空载运行变压器空载运行4.4.变压器负载运行变压器负载运行本章目标本章目标1.1.掌握变压器三大作用，掌握三相变压掌握变压器三大作用，掌握三相变压器的连接组别器的连接组别2.2.理解变压器铭牌数据意义、学会正确理解变压器铭牌数据意义、学

10、会正确使用和选择变压器。使用和选择变压器。1.1 变压器的工作原理及分类变压器的工作原理及分类一、变压器基本工作原理一、变压器基本工作原理 u2u1i1i2 1 2ZLe2e 2e1e 1 1i2 N2 i2 2 e1e 2 L 2 e 1 N1 i1L 1 1e2u2施加：施加：u1i1二次绕组（也称副绕组或次级绕组）：接负载，其二次绕组（也称副绕组或次级绕组）：接负载，其匝数为匝数为N2N2一次绕组（也称原绕组或初级绕组）：接交流电源，一次绕组（也称原绕组或初级绕组）：接交流电源，其匝数为其匝数为NlNl；一、二次绕组中其感应电动势瞬时值分别一、二次绕组中其感应电动势瞬时值分别二、变压器的

11、应用与分类二、变压器的应用与分类1 1、变压器的应用、变压器的应用 变压器能够变换交变电压、变换交变电流、变换变压器能够变换交变电压、变换交变电流、变换阻抗的作用阻抗的作用容量分为小、中、大、特大四种类型容量分为小、中、大、特大四种类型：三相三相变变压器容量：压器容量：我国规定高压输电线中电压我国规定高压输电线中电压：110KV、220KV、330KV、500KV、750KV、1100KV、660KV直流10-630KV.A、800-6300KV.A、8000-63000KV.A、90000KV.A2 2、变压器的种类按用途不同分为、变压器的种类按用途不同分为1）电力变压器：供输配电系统中升压

12、或降压电力变压器：供输配电系统中升压或降压用。用。2 2）特殊变压器：如电炉变压器、电焊变压器）特殊变压器：如电炉变压器、电焊变压器3 3）仪用互感器：如电压互感器与电流互感器。）仪用互感器：如电压互感器与电流互感器。4 4）试验变压器：高压试验用。）试验变压器：高压试验用。5 5）控制用变压器：控制线路中使用。）控制用变压器：控制线路中使用。6 6）调压器：用来调节电压。）调压器：用来调节电压。三、电力变压器的额定值及主要系列三、电力变压器的额定值及主要系列1.1.额定值额定值产器型号产器型号 S90-500/10 标准号标准号额定容量额定容量 500KVA 使用条件使用条件 户外户外型型额

13、定电压额定电压 10000/400V 冷却条件冷却条件 ONAN额定电流额定电流 28.9/721.7A 短路电压短路电压 4.05%额定频率额定频率 50Hz 器身吊重器身吊重 1015Kg相相 数数 三相三相 油油 重重 302Kg联接级别联接级别 YynO 总总 重重 1753Kg制造厂制造厂 生产生产日期日期变压器铭牌变压器铭牌 额定值是额定值是对变压器正常对变压器正常工作作出的使工作作出的使用规定用规定,是正是正确使用变压器确使用变压器的依据。的依据。(1)(1)额定容量额定容量三相变压器：三相变压器：指视在功率的额定值。指视在功率的额定值。单相变压器：单相变压器：SN=3 U2N

14、I2N=3 U1N I1N SN=U2N I2N=U1N I1N 单单 位：位：V.A 或或 KV.A(2)(2)额定电压额定电压初级绕组额定电压，即正常工作电压初级绕组额定电压，即正常工作电压次级绕组额定电压，即正常工作电压次级绕组额定电压，即正常工作电压单位：单位：V或或 KV（3 3）额定电流）额定电流初级绕组的额定电流，即根据允许发热条初级绕组的额定电流，即根据允许发热条件所规定的绕组长期通过的最大电流件所规定的绕组长期通过的最大电流次级绕组的额定电流，即根据允许发热条次级绕组的额定电流，即根据允许发热条件所规定的绕组长期通过的最大电流件所规定的绕组长期通过的最大电流单位：单位：A或或

15、 KA2.2.电力变压器的型号及主要系列电力变压器的型号及主要系列防护代号防护代号（THTH湿热，湿热，TATA干热）干热）高压绕组额定电压等级（高压绕组额定电压等级（KVKV）额定容量额定容量（V.A,KV.AV.A,KV.A）例例:某三相变压器，某三相变压器，YN,dYN,d 联结，容量联结，容量S SN N=500kVA=500kVA，额定电压额定电压 U U1N 1N/U U2N 2N=35/11 kV=35/11 kV。求该变压器在额定状。求该变压器在额定状态下运行时，高、低压绕组的线电流和相电流。态下运行时，高、低压绕组的线电流和相电流。解：解：(1)(1)高压绕组的额定线电流高压

16、绕组的额定线电流I1NL=I1N=SN3 U1N=A 8.25 A 500103 1.73235103 因高压绕组为因高压绕组为 Y 形联结，额定相电流为形联结，额定相电流为 I1NP=I1NL=8.25 A(2)低压绕组额定线电流低压绕组额定线电流 I2NL=I2N=SN3 U1N=A 26.24 A 500103 1.73211103 因低压绕组为因低压绕组为形联结，额定相电流为形联结，额定相电流为 I2NP=I2NL3=A 15.15 A 26.241.732渭南师范学院物理与电子工程系1.21.2电力变压器的基本结构电力变压器的基本结构1.21.2电力变压器的结构电力变压器的结构铁铁心

17、心柱柱铁铁心心柱柱铁铁 轭轭铁铁 轭轭11112222 心式变压器心式变压器低压绕组低压绕组高压绕组高压绕组(b)单相心式变压器示意图单相心式变压器示意图 渭南师范学院物理与电子工程系1.21.2电力变压器结构电力变压器结构 单相成壳式变压器单相成壳式变压器 铁铁 铁铁 铁铁 心心轭轭 柱柱 轭轭1122渭南师范学院物理与电子工程系 三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器 1.21.2电力变压器结构电力变压器结构电力变压电力变压器主要由器主要由铁心、绕铁心、绕组、绝缘组、绝缘套管、油套管、油箱及附件箱及附件等部分组等部分组成。成。渭南师范学院物理与电子工程系1.21.2电力变压器结构电力变压

18、器结构 S9 型配电变压器型配电变压器（10 kV）渭南师范学院物理与电子工程系1.21.2电力变压器结构电力变压器结构 大型油浸电力变压器大型油浸电力变压器 渭南师范学院物理与电子工程系1.21.2电力变压器结构电力变压器结构 大型油浸电力变压器大型油浸电力变压器 渭南师范学院物理与电子工程系 干式变压器干式变压器 1.21.2电力变压器结构电力变压器结构渭南师范学院物理与电子工程系1.21.2电力变压器结构电力变压器结构一、铁芯一、铁芯1.铁芯材料铁芯材料 为了减少磁滞损耗和涡流损耗，通常是用含为了减少磁滞损耗和涡流损耗，通常是用含硅量硅量5%，厚度为，厚度为0.35mm或或0.5mm,两

19、面涂绝缘漆两面涂绝缘漆的硅钢片叠装而成的硅钢片叠装而成.铁芯是变压器的磁路部分，是磁通闭合路径，铁芯是变压器的磁路部分，是磁通闭合路径，又是绕组的支撑骨架。分为铁芯柱的铁轭两部分。又是绕组的支撑骨架。分为铁芯柱的铁轭两部分。有芯式变压器和壳式变压器有芯式变压器和壳式变压器2.铁芯结构铁芯结构渭南师范学院物理与电子工程系1.21.2电力变压器结构电力变压器结构二、绕组二、绕组 绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。分为高压绕组和低压绕组，一般铝线绕制而成。分为高压绕组和低压绕组，一般高、低压绕组套在同一铁柱上。内层高压，外层高、低压绕组套在同一

20、铁柱上。内层高压，外层低压。低压。三、绝缘套管三、绝缘套管 是绕组的引出装置，装在变压器的油箱上，实是绕组的引出装置，装在变压器的油箱上，实现带电变压器的绕组与接地的油箱之间绝缘。现带电变压器的绕组与接地的油箱之间绝缘。四、油箱及附件四、油箱及附件 油浸式变压器均装有变压器油箱，将组装好的油浸式变压器均装有变压器油箱，将组装好的器身装入其中，变压器油起绝缘和冷却作用，以保器身装入其中，变压器油起绝缘和冷却作用，以保证变变压器正常工作。证变变压器正常工作。渭南师范学院物理与电子工程系1.21.2电力变压器结构电力变压器结构当变压器油的体积随着油的温度膨胀或减小时，油枕起当变压器油的体积随着油的温

21、度膨胀或减小时，油枕起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油的作用。如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来以下不利因素：如没有油枕，油箱内的油面波动就会带来以下不利因素：一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘；一是油面降低时露出铁芯和线圈部分会影响散热和绝缘；二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于二是随着油面波动空气从箱盖缝里排出和吸进，而由于上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油上层油温很高，使油很快地氧化和受潮。油枕的油面比油箱的油面要小，这样，可以减少油和空气的接触面，防止箱的油面要小，这样，可以减少油和空气的接

22、触面，防止油被过速地氧化和受潮。油被过速地氧化和受潮。三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温三是油枕的油在平时几乎不参加油箱内的循环，它的温度要比油箱内的上层油温的低的多，油的氧化过程也慢的度要比油箱内的上层油温的低的多，油的氧化过程也慢的多，因此有了油枕，可以防止油的过速氧化。多，因此有了油枕，可以防止油的过速氧化。油枕作用油枕作用渭南师范学院物理与电子工程系1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行一、变压器有关各量参考方向的规定一、变压器有关各量参考方向的规定1.1.原副绕组电压、电流参考方向一致原副绕组电压、电流参

23、考方向一致2.2.磁通的参考方向与电流参考方向符合右旋法则磁通的参考方向与电流参考方向符合右旋法则3.3.绕组感应电动势的产生方向与磁能通方向一致绕组感应电动势的产生方向与磁能通方向一致4.4.副绕组内感应电动势参考方向与电流方向一致副绕组内感应电动势参考方向与电流方向一致说明说明:空载时空载时:称劢磁电流称劢磁电流磁动势磁动势:回忆电感元件回忆电感元件结论：电感元件电压超前电流结论：电感元件电压超前电流渭南师范学院物理与电子工程系回忆电感元件回忆电感元件电感元件感应电动势电感元件感应电动势结论：电感元件感应电动势落后磁通结论：电感元件感应电动势落后磁通渭南师范学院物理与电子工程系回忆电感元件

24、回忆电感元件渭南师范学院物理与电子工程系1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行二二.变压器中各有关量间的关系变压器中各有关量间的关系所以所以:又滞后于电流又滞后于电流KVLKVL方程方程说明说明:电流电流 滞后于滞后于渭南师范学院物理与电子工程系1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行 因主磁通因主磁通 由电流由电流 产生，所以主磁通与电流产生，所以主磁通与电流 同相位。同相位。因此：主磁通因此：主磁通 超前感应电动势超前感应电动势副绕组感应电动势副绕组感应电动势 与与 同相位同相位结论：因结论：因 又与又与 同相位，即变压器有移相的功能。同相位，即变压器有移相的功能

25、。与与 相位相反。相位相反。渭南师范学院物理与电子工程系1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行三、变压器中感应电动势大小三、变压器中感应电动势大小设主磁通按正弦规律变化：设主磁通按正弦规律变化：原绕组感应电势的瞬时值为：原绕组感应电势的瞬时值为：由于：由于：所以：所以：原、副绕组感应电势有效为：原、副绕组感应电势有效为：原绕为：原绕为：副绕为：副绕为：相量形式：相量形式：表明两者在相位上滞后主磁通渭南师范学院物理与电子工程系1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行原绕组为：原绕组为：四、漏磁电动势四、漏磁电动势原绕组漏磁电感：原绕组漏磁电感：渭南师范学院物理与电子工程

26、系1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行五、实际变压器空载运行时的五、实际变压器空载运行时的相量图相量图 实际变压器就是考虑电阻、实际变压器就是考虑电阻、漏磁、铁芯损耗等因素后漏磁、铁芯损耗等因素后第一后果：励磁电流与电压不再第一后果：励磁电流与电压不再在原位置如图所示（在原位置如图所示（红色箭头线红色箭头线）漏抗电动势漏抗电动势励磁电流：建立磁场（无功）、励磁电流：建立磁场（无功）、电阻和铁芯损耗（有功）电阻和铁芯损耗（有功）渭南师范学院物理与电子工程系1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行第二后果：电流第二后果：电流 不再与主磁不再与主磁 通完全同相位，通完全同

27、相位，超前超前 角。角。空载电流空载电流 有功分量：有功分量：空载电流空载电流 无功分量：无功分量：对应电路图对应电路图阅读阅读P10，五，五的内容，重点的内容，重点是对相量图的是对相量图的理解理解渭南师范学院物理与电子工程系1.31.3单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行原绕组电动势平衡方程：原绕组电动势平衡方程：一次绕组阻抗：一次绕组阻抗：变压器电压比：变压器电压比：渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行一、负载运行时基本方程一、负载运行时基本方程1.1.磁动势平衡方程磁动势平衡方程 +_ 2

28、 1因为电源电因为电源电压压 不变且不变且渭南师范学院物理与电子工程系其电流形式为其电流形式为由于负载时由于负载时 ，即，即 可忽略不计。可忽略不计。上式变为上式变为1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行表明一次绕组电流由两部分构成即：空载（励磁）表明一次绕组电流由两部分构成即：空载（励磁）电流电流 ；负载分量；负载分量 ，起到抵消二次绕组磁通势，起到抵消二次绕组磁通势 的去磁作用。的去磁作用。渭南师范学院物理与电子工程系考虑漏阻抗后的变压器电路考虑漏阻抗后的变压器电路2.2.电动势平衡方程电动势平衡方程原边绕组原边绕组:副边绕组副边绕组:1.41.4单相变压器的负载运行单相变压

29、器的负载运行渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行负载运行时基本方程负载运行时基本方程渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行二、负载运行时相量图二、负载运行时相量图注：负载为感性注：负载为感性三、变压器的作用三、变压器的作用1.电压变换电压变换2.电流变换电流变换阅读阅读P12P12（三）内容（三）内容1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行3.阻抗变换阻抗变换|ZL|N1 N2I1+U1I2 U2忽略忽略 Z1、Z2、I0，则，则 =U1U2I2I1=kN1N2|Ze|=U1I1=kU2I2/kU

30、2I2=k2|Ze|=k2|ZL|变压器的阻抗变换变压器的阻抗变换I1k2|ZL|+U1 等等 效效渭南师范学院物理与电子工程系渭南师范学院物理与电子工程系四、折算四、折算1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行 折算实质上是在折算实质上是在功率和磁通势保持不变功率和磁通势保持不变的条件的条件下，把下，把副边绕组匝数看成与原边绕组相等副边绕组匝数看成与原边绕组相等时时,对副对副边回路各参数进行的调整。边回路各参数进行的调整。目的就是要建立原、副边绕组电路关系。目的就是要建立原、副边绕组电路关系。1.副边绕组电流折算后的副边绕组电流折算后的I2=N2N1I2=I2k磁动势不变：磁动势

31、不变：N1I2=N2I2渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行2.折算后的二次绕组电压和电动势折算后的二次绕组电压和电动势 U2I2=U2 I2U2=I2I2U2=kU2 匝数相同：匝数相同：E2=E1=kE2 输出视在功率不变输出视在功率不变：渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行3.折算后的二次绕组漏阻抗和负载阻抗折算后的二次绕组漏阻抗和负载阻抗 有功功率不变有功功率不变R2 I22=R2 I22R2=R2 I22I22=k2 R2无功功率不变无功功率不变X2I22=X2 I22X2=X2 I22I22=k

32、2 X2因而因而Z2=k2 Z2ZL=k2 ZL渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行 项目项目 折算前折算前 折算后折算后一次一次电压方程电压方程二次二次电压方程电压方程电流关系电流关系感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势的关系的关系输出电压输出电压4.基本方程式基本方程式U1=E1Z1I1 U1=E1Z1I1 U2=E2Z2I2 U2=E2 Z2I2 N1I1N2I2=N1I0 I1I2=I0 E1=Z0I0 E1=Z0I0 E1=kE2E1=E2U2=ZLI2 U2=ZLI2 渭南师范学院物理与电子工程系 T 形等效电路形等效电路ZLU1I1

33、R1 jX1 E1=E2I0 U2 jX2 R2I2R0 jX01.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行5.负载时的等效电路负载时的等效电路ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2U1I1U1I1ZLU1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2 U2 渭南师范学院物理与电子工程系ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行 该电路用于满载该电路用于满载 或接近满载运行或接近满载运行 时的分析、计算。时的分析、计算。短路电阻：短路电阻：RS=R1+R2 短路电抗：短

34、路电抗：XS=X1+X2 短路阻抗：短路阻抗：ZS=RS+j XSI0 很小，很小，I1 I2 简化等效电路简化等效电路 渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行五五、变压器的器的运行特性运行特性 （一）变压器的外特性（一）变压器的外特性 和电压变化率和电压变化率（二）变压器的效率（二）变压器的效率 特性特性渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行例。一台单相变压器，例。一台单相变压器，U1N/U2N=380/190 V，Z1=(0.4j0.8)，Z2=(0.15j0.3)，Z0=(600j1 200)，ZL=(7

35、.5j4.75)，当，当一次绕组加上额定一次绕组加上额定电压电压 380 V 时，试分别用时，试分别用T 形等效电路和简化等效电形等效电路和简化等效电路求负载电流和电压的实际值。路求负载电流和电压的实际值。T 形等效电路形等效电路ZLU1I1R1 jX1 E1=E2I0 U2 jX2 R2I2R0 jX0ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2U1I1U1I1解：解：(1)用用T形等效电路形等效电路k=U1NU2N=2 380190Z2=k2Z2=22(0.15j0.3)=(0.6j1.2)ZL=k2ZL=22(7.5j4.7

36、5)=(30j19)=35.5 32.35O ZLU1I1R1 jX1 E1=E2I0 U2 jX2 R2I2R0 jX0ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2ZLU1I1 U2 jX2 R2I2U1I1U1I1渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行电路总阻抗电路总阻抗Z=Z1 Z0(Z2 ZL)Z0 Z2 ZL=36.6 34.88O I1=U1Z=A36.6 34.88O 380 0O=10.38 34.88O A E2=E1=Z1I1U1=371.91 180.68O V I2=E2 Z2ZL=10.14 147

37、.25O A 渭南师范学院物理与电子工程系1.41.4单相变压器的负载运行单相变压器的负载运行I2=kI2=210.14 A=20.28 AU2=|ZL|I2 (2)用简化等效电路用简化等效电路 ZS=Z1Z2=(1.0j2.0)=180.04 V=7.524.752 20.28 V=10.15 34.17O A I1=I2=U1 ZSZL I2=kI2=210.15 A=20.3 AU2=|ZL|I2=180.22 V(2)用简化等效电路用简化等效电路ZLU1 I1 I2 RS jXS U2 该电路用于满载该电路用于满载 或接近满载运行或接近满载运行 时的分析、计算。时的分析、计算。短路电阻

38、：短路电阻：RS=R1+R2 短路电抗：短路电抗：XS=X1+X2 短路阻抗：短路阻抗：ZS=RS+j XSI0 很小，很小，I1 I2 简化等效电路简化等效电路 ZS=Z1Z2=(1.0j2.0)=10.15 34.17O A I1=I2=U1 ZSZL I2=kI2=210.15 A=20.3 AU2=|ZL|I2=180.22 V渭南师范学院物理与电子工程系1.51.5三相变压器三相变压器1.51.5三相变压器三相变压器一、三相变压器的磁路结构一、三相变压器的磁路结构1.三相变压器的种类三相变压器的种类 三相组式变压器、三相心式变压器。三相组式变压器、三相心式变压器。（1）三相组式变压器

39、）三相组式变压器(三个单相变压器的组合三个单相变压器的组合)特点：特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。三相之间只有电的联系，没有磁的联系。U1 U2u1 u2V1 V2v1 v2W1 W2w1 w2渭南师范学院物理与电子工程系（2）三相心式变压器）三相心式变压器 特点：特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。三相之间既有电的联系，又有磁的联系。U1U2u1u2V1V2v1v2W1W2w1w21.51.5三相变压器三相变压器A-U1 B-V1 C-W1X-U2 Y-V2 Z-W2a-u1 b-v1 c-w1x-22 y-v2 x-w2渭南师范学院物理与电子工程系 连接方式连接方式 高压绕

40、组高压绕组 低压绕组低压绕组 星形联结有中性线星形联结有中性线 YN yn 星形联结无中性线星形联结无中性线 Y y 三角形联结三角形联结 D d2 三相绕组的联结方式三相绕组的联结方式最常用的三种最常用的三种1.51.5三相变压器三相变压器GB:Y,yn0、Y,d11、YN,d11、YN,y0、Y,y0渭南师范学院物理与电子工程系1.51.5三相变压器三相变压器EU EV EWU1 V1 W1 U1 V1 W1U2 V2 W2 N U2 V2 W2Eu Ev EwEU EV EW Ew Eu EvU1 V1 W1 U1 V1 W1U1 V1 W1 U1 V1 W1Yyn D正相序连接正相序连

41、接反相序连接反相序连接U1-V2 V1-W2 W1-U2U1-W2 V1-U2 W1-V2渭南师范学院物理与电子工程系1.51.5三相变压器三相变压器二、三相变压器的联结组二、三相变压器的联结组 1.联结组的表示方式联结组的表示方式 联结组联结组:连接形式连接形式+联结组号。联结组号。联结组号联结组号:有有011十二个数，以十二个数，以表示出高、表示出高、低压绕组线电动势之间的相位差。低压绕组线电动势之间的相位差。(1)相电动势的相位关系相电动势的相位关系(单相单相)相位关系相位关系:AXaxEAEaEAEaoEAEa6AXxaEAEaAXxaAXxaEAAXxaEAAXxaEAAXxaEAE

42、A渭南师范学院物理与电子工程系(2)线电动势的相位关系（三相）线电动势的相位关系（三相）时钟表示法：时钟表示法：高压绕组的高压绕组的线电动势线电动势(任取一个任取一个)作分针，指向作分针，指向12点；点；低压绕组对应的低压绕组对应的线电动势作时线电动势作时针，针，它们所确定的钟点数即为联结组号。它们所确定的钟点数即为联结组号。高高、低压绕组对应的低压绕组对应的线电动势线电动势因连接方式不同因连接方式不同会出现会出现3030整数倍的相位差。整数倍的相位差。例如例如:Y,y0:Y,y0连接连接形式为形式为Y,yY,y。联结组号为。联结组号为0 0。钟表指在钟表指在0 0点点,高高、低压绕组对应的低

43、压绕组对应的线电动势线电动势的相位的相位差为差为0 0。Y,d11-Y,d11-连接连接形式为形式为Y,dY,d。联结组号为。联结组号为1111。钟表。钟表指在指在1111点点,高高、低压绕组对应的线电动势的相位差低压绕组对应的线电动势的相位差为为11113030330330。1.51.5三相变压器三相变压器渭南师范学院物理与电子工程系2.2.标准联结组标准联结组Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0、YN，y0。1.51.5三相变压器三相变压器时钟表示时钟表示 Yy0 指向指向12Yy0 接法接法始端同极性端始端同极性端12121212Yy0 接法接法时钟表示时钟表示 Yy6 指向指

44、向6Yy6 接法接法始端异极性端始端异极性端126Yy6 接法接法126Yd1 接法接法始端同极性端始端同极性端反相序连接反相序连接19512548时钟表示时钟表示 Yd11259841Yd1 接法接法时钟表示时钟表示 Yd1始端同极性端始端同极性端反相序连接反相序连接时钟表示时钟表示 Yd11Yd11 接法接法始端同极性端始端同极性端正相序连接正相序连接12711843Yd11 接法接法正相序连接正相序连接始端同极性端始端同极性端12711843时钟表示时钟表示 Yd11EU EV EWU1 V1 W1 U2 V2 W2u1 v1 w1 n u2 v2 w2Eu Ev Ew三三、联结组的判断

45、方法联结组的判断方法例例2.6.1EWEUEVU1V1W1u1v1w1EuEvEw渭南师范学院物理与电子工程系EUVEvEuEwv1(w2)w1(u2)u1(v2)w2 u2 v2 EuvEU EV EW Ew Eu EvU1 V1 W1 U2 V2 W2w1 u1 v1 例例2.6.21.51.5三相变压器三相变压器1.6 三绕组三绕组变压器变压器一、一、结构结构 有三个绕组和三个电压等级。有三个绕组和三个电压等级。低压低压 中压中压 高压高压 降压变压器降压变压器 中压中压 低压低压 高压高压 升压变压器升压变压器 1.6 1.6 三绕组三绕组变压器变压器渭南师范学院物理与电子工程系1.6

46、 1.6 三绕组三绕组变压器变压器二、二、工作原理工作原理N1N3N2I1I2U1I3U2U3三绕组三绕组变压器变压器1.空载时，三个绕组的电压关系空载时，三个绕组的电压关系=k12=N1N2U1U2=k13=N1N3U1U3=k23=N2N3U2U3渭南师范学院物理与电子工程系1.6 1.6 三绕组三绕组变压器变压器R1 jX1 R2 jX2 R3 jX3 I1 U2 I2 U1 I3 U3 I3=I3 1k132.负载时，用简化等效电路分析负载时，用简化等效电路分析将两个二次绕组折算至一次侧，则将两个二次绕组折算至一次侧，则U2=k12U2，U3=k13U3I2=I2，1k12渭南师范学院

47、物理与电子工程系1.6 1.6 三绕组三绕组变压器变压器渭南师范学院物理与电子工程系 等效电感与自感和互感的关系等效电感与自感和互感的关系 L=L1L22MU1U2=Z1I1Z2I2 U1U3=Z1I1Z3I3 式中：式中：Z1=R1jX1，Z2=R2jX2，Z3=R3jX3 。电压关系电压关系 等效电抗等效电抗 X1、X2、X3 与双绕组变压器不同：与双绕组变压器不同：自漏磁通自漏磁通 互漏磁通互漏磁通 主磁通主磁通等效电抗等效电抗 1.6 1.6 三绕组三绕组变压器变压器渭南师范学院物理与电子工程系 磁通势平衡方程磁通势平衡方程 N1I1N2I2 N3I3=N1I0 折算后，由简化等效电路

48、得折算后，由简化等效电路得I1I2I3=0 3.容量容量 S1N=U1NI1N S2N=U2NI2N S3N=U3NI3N SN=maxS1N，S2N，S3N 工作时，各绕组的视在功率均不得超过其自工作时，各绕组的视在功率均不得超过其自 身的容量。身的容量。1.7其它用途变压器其它用途变压器渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器一、仪用互感器一、仪用互感器1.电压互感器电压互感器 国产互感器：国产互感器：U2N=100 V 使用注意：使用注意：二次绕组禁止短路。二次绕组禁止短路。二次绕组与铁心必须接地。二次绕组与铁心必须接地。空载运行的降压变压器。空载运行的降压变压器。

49、u1 Vu1u2电压互感器电压互感器 U1 U2=N1 N2=ku 渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器 Ai2i12.电流互感器电流互感器 N1很小。很小。短路运行的升压变压器。短路运行的升压变压器。I1 I2=N2 N1=ki 一次绕组工作电压较高时，一次绕组工作电压较高时，二次绕组与铁心必须接地。二次绕组与铁心必须接地。国产互感器：国产互感器：I2N=5 A 使用注意：使用注意：二次绕组禁止开路。二次绕组禁止开路。开路时：开路时：I2=0，I1 不变不变 E2 渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器二、自耦变压器二、自耦变压器1.自耦变压

50、器的基本结构只有一个绕组。自耦变压器的基本结构只有一个绕组。手手柄柄接接线线柱柱渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器 I+U2I1E1E2 U1I2 升压自耦变压器升压自耦变压器 2.自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理 I 降压自耦变压器降压自耦变压器 N1N2+U1I1E1E2 U2I2(1)电压关系电压关系 忽略漏阻抗，则忽略漏阻抗，则=U1 U2E1 E2=N1 N2=k I 降压自耦变压器降压自耦变压器 N1N2+U1I1E1E2 U2I2渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器(2)电流关系电流关系 N1I1N2I2=N1I0 N

51、1I1N2I2=0 I1=I2 N2N1I1 I2 N2 N1=I1与与 I2 相位相反。相位相反。1 k=I=I1I2 公共绕组的电流公共绕组的电流忽略忽略 I0，则，则渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器 在降压变压器中，在降压变压器中，I1 I2(3)功率关系功率关系 变压器容量变压器容量 SN=U2NI2N=U1NI1N S2=U2I2在降压变压器中在降压变压器中 =U2(II1)=U2IU2I1=SiStI=I1 I2 渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器在升压变压器中在升压变压器中S1=U1I1=U1(II2)=U1IU1I2=S

52、iSt 降压变压器降压变压器 升压变压器升压变压器 感应功率感应功率 Si传导功率传导功率 St 在在 SN 一定时，一定时，k 越接近越接近 1，Si 越小，越小，St 所占所占 比例越大，经济效果越显著。比例越大，经济效果越显著。U2I U1IU2I1 U1I2渭南师范学院物理与电子工程系隔离变压器隔离变压器1.6其它用途变压器其它用途变压器渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器电源用变压器电源用变压器单相变压器单相变压器渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器特种变压器特种变压器三、弧焊变压器三、弧焊变压器 弧焊变压器实质上是一台特殊的降压变

53、压器。弧焊变压器实质上是一台特殊的降压变压器。1 1对弧焊变压器提出以下要求：对弧焊变压器提出以下要求：l l）为保证容易起弧，空载电压应在）为保证容易起弧，空载电压应在606075V75V之间。之间。2 2）负载运行时具有电压迅速下降的外特征，）负载运行时具有电压迅速下降的外特征，如图如图l l2525所示。一般在额定负载时输出电压在所示。一般在额定负载时输出电压在30V30V左右。左右。3 3）焊接电流可在一定范围内调节。）焊接电流可在一定范围内调节。4 4）短路电流不应过大，且焊接电流稳定。）短路电流不应过大，且焊接电流稳定。渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器

54、2 2如何满足上述要求：如何满足上述要求：弧焊变压器具有较大的电抗，且可以调节。为弧焊变压器具有较大的电抗，且可以调节。为此弧焊变压器的一、二次绕组分装在两个铁心柱上。为此弧焊变压器的一、二次绕组分装在两个铁心柱上。为获得电压迅速下降的外特性，以及弧焊电流可调，可采获得电压迅速下降的外特性，以及弧焊电流可调，可采用串联可变电抗器法和磁分路法，由此滋生出带电抗器用串联可变电抗器法和磁分路法，由此滋生出带电抗器的弧焊变压器和带磁分路的弧焊变压器。的弧焊变压器和带磁分路的弧焊变压器。渭南师范学院物理与电子工程系1.6其它用途变压器其它用途变压器交流电焊机原图交流电焊机原图变压器电抗器工件焊钳i2u2

55、一、变压器常见故障与维修一、变压器常见故障与维修1.81.8变压器常见故障分析变压器常见故障分析1.81.8变压器常见故障分析变压器常见故障分析渭南师范学院物理与电子工程系1.1.电力变压器常见故障电力变压器常见故障绝缘下降，过负荷，过电流，短路（匝间短绝缘下降，过负荷，过电流，短路（匝间短路、单相短路、相间短路、三相短路）路、单相短路、相间短路、三相短路）2.2.电力变压器的保护电力变压器的保护过电压保护，瓦斯保护，过电流保护，电流过电压保护，瓦斯保护，过电流保护，电流速动保护速动保护二、二、变压器故障维修与检修变压器故障维修与检修渭南师范学院物理与电子工程系1.81.8变压器常见故障分析变压器常见故障分析1.1.电力变压器的维护电力变压器的维护2.2.电力变压器的故障检查与分析电力变压器的故障检查与分析（1 1）了解发生故障的情况）了解发生故障的情况（2 2）故障的检查方法）故障的检查方法 分析保护装置的动作情况分析保护装置的动作情况试验检查：绝缘电阻测量，直流电阻测定，空载试验检查：绝缘电阻测量，直流电阻测定，空载试验，短路试验高压试验等试验，短路试验高压试验等 （3 3）变压器检修项目和方法表）变压器检修项目和方法表