1、 第一章第一章 变压器变压器 3.1 变压器的工作原理变压器的工作原理 3.2 变压器的结构和铭牌数据变压器的结构和铭牌数据 3.3 变压器的空载运行变压器的空载运行 3.4 变压器的负载运行变压器的负载运行 3.5 用实验方法测定变压器的参数用实验方法测定变压器的参数 3.6 变压器的运行特性变压器的运行特性 3.7 三相变压器三相变压器 3.8 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行 3.9 特种变压器特种变压器 第三章第三章 变压器变压器 变压器变压器是应用电磁感应原理工作的电磁设备，是一种静止是应用电磁感应原理工作的电磁设备，是一种静止的电气设备，的电气设备，根据电磁感应原理，将一种
2、形态（电压、电根据电磁感应原理，将一种形态（电压、电流、相数）的交流电能，流、相数）的交流电能，转换成另一种形态（同频率）的转换成另一种形态（同频率）的交流电能交流电能。电力变压器用途电力变压器用途：经济的输送电能经济的输送电能：高压输电减少输电线路上电能损耗；：高压输电减少输电线路上电能损耗；合理的分配电能合理的分配电能：按用户区域电压等级和负荷需求供电；：按用户区域电压等级和负荷需求供电；安全的使用电能安全的使用电能：变压器配备多种保护措施。：变压器配备多种保护措施。电力系统示意图：安装容量约为发电机的装机容量的安装容量约为发电机的装机容量的57倍。倍。第三章第三章 变压器变压器 变压器的
3、分类变压器的分类 电力变压器电力变压器 在电力系统中使用的用于升高电压在电力系统中使用的用于升高电压 或降低电压的变压器。或降低电压的变压器。特种变压器特种变压器 根据冶金、矿山、化工、交通等根据冶金、矿山、化工、交通等 部门的具体要求而设计制造的专部门的具体要求而设计制造的专 用变压器。用变压器。按用途分：仪用变压器仪用变压器 电压、电流互感器，旋转变压器。电压、电流互感器，旋转变压器。按相数分：单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器 按绕组分：双绕组变压器双绕组变压器 三绕组变压器三绕组变压器 多绕组变压器多绕组变压器 变压器的分类变压器的分类 按冷却条件分：油浸式变压器油浸式变压器
4、变压器的铁心和绕组浸在变压器油中。变压器的铁心和绕组浸在变压器油中。空冷式变压器空冷式变压器 铁心和绕组通过空气进行冷却。铁心和绕组通过空气进行冷却。按铁心结构分：心式变压器心式变压器 壳式变压器壳式变压器 电源变压器电源变压器 电力变压器电力变压器 环形变压器环形变压器 接触调压器接触调压器 控制变压器控制变压器 三相干式变压器三相干式变压器 变压器变压器 1u2u1e2e2iA X a x 输入 电能 输出 电能 初级（原绕组）次级（副绕组）高压绕组 低压绕组 公共铁心 1u1i(f 与交流电压的频率相同）同时交链初、次级绕组 在初、次级绕组中感应电动势e1和e2 次级绕组中若接上负载 有
5、e2的作用下，向负载 输出电功率 公共铁心：由高磁导率的 电工硅钢片叠压而成，加强 初、次级绕组间的电磁耦合 3.1 变压器的工作原理变压器的工作原理 电源电源 初级绕组初级绕组 磁场（铁心）磁场（铁心）电磁电磁 感应感应 次级绕组次级绕组 理想状况：（不计损耗）2211iuiukNNuu212112211NNkii只须改变N1，N2的值，便可达到变换电压的目的。实际情况:22112121,ueueNNee两个线圈没有电的直接联系，两个线圈没有电的直接联系，只有磁的耦合。只有磁的耦合。3.1 变压器的工作原理变压器的工作原理 1 1铭牌铭牌 标额定值、运行条件、使用环境等。5 5储油柜（或油枕
6、）储油柜（或油枕）避免油与空气直接接触，减缓变压器油受潮及老化速度，并使油有热胀冷缩的空间。7 7气体继电器（或瓦斯继电气体继电器（或瓦斯继电器）器）在储油柜和油箱的连接通道里，是变压器内部故障的信号装置。3.2.1 变压器的结构变压器的结构 1010分接开关分接开关 为稳定副边输出电压，改变高压绕匝数从而改变变比。1111油箱油箱 放置铁心、绕组，充满变压器油。变压器油起绝缘绝缘 和冷却和冷却作用（矿物油）。3.2.1 变压器的结构变压器的结构 变压器的主要结构：变压器的主要结构：铁心和绕组铁心和绕组。铁心是变压器的磁路磁路部分；绕组是变压器的电路电路部分。为了提高磁路的导磁性能和降低铁心的
7、涡流及磁滞损耗，铁心通常用0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片硅钢片冲成一定的形状叠制而成。3.2.1 变压器的结构变压器的结构铁心铁心 单相壳式变压器 心式变压器迭片 奇数层 偶数层 铁芯由铁芯由铁芯柱和铁轭铁芯柱和铁轭组成。组成。铁轭 铁心柱 A X a x A B C 高 低 3.2.1 变压器的结构变压器的结构铁心铁心 绕组绕组是变压器的电路电路部分，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。3.2.1 变压器的结构变压器的结构绕组绕组 绕组包括绕组包括高压绕组高压绕组和和低压绕组低压绕组。高、低压绕组高、低压绕组同心同心套装在铁芯柱上。套装在铁芯柱上。低压绕组在里，高
8、压绕组在外。低压绕组在里，高压绕组在外。三相三相变压器的高、低压绕组存在变压器的高、低压绕组存在相间联结相间联结问题。问题。变压器其它附件变压器其它附件 温度计；吸湿器，储油柜；油表；安全气道；气体继电器；高压套管；低压套管；分接开关；油箱等等 3.2.2 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 型号型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为：如：如：SL-1000/10表明三相油浸自冷式双绕组铝线变压器，额定容表明三相油浸自冷式双绕组铝线变压器，额定容量量1000kVA，高压额定电压，高压额定电压10kV电力变压器。电力变压器。电力变压器电力变压器 产品型号 SL73
9、15/10 产品编号 额定容量 315kV A 使用条件 户外式 额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN 额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%额定频率 50 Hz 器身吊重 765kg 相 数 三相 油 重 380kg 联接组别 Y yno 总 重 1525kg 制 造 厂 生产日期 电力变压器铭牌示意图电力变压器铭牌示意图 额定容量额定容量SN：变压器输出的额定视在功率。变压器输出的额定视在功率。单位：VA或KVA 额定电压额定电压U1N/U2N：U1N是是变压器原边的额定电压，变压器原边的额定电压，U1N且且空载时的副边电压空载时的副边电压=U2N。单位：。单位：V
10、或或KV 注意：注意：三相变压器的额定电压是指三相变压器的额定电压是指 线电压线电压。不论是不论是Y接还是接还是接接。效率很高，初、次级绕组的容量设计相当。3.2.2 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 额定电流额定电流I1N/I2N：根据额定容量和额定电压计算根据额定容量和额定电压计算 出来的出来的线电流线电流。单位：。单位：A 注意：注意：单相变压器与三相变压器的计算公式有所不同。单相变压器与三相变压器的计算公式有所不同。NNNUSI11NNNUSI22NNNUSI113三相变压器三相变压器 单相变压器单相变压器 NNNUSI223单相：单相：三相：三相：NNNNNIUIUS221133NN
11、NNNIUIUS22113.2.2 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 额定频率额定频率fN：原边所接交流电源的频率。原边所接交流电源的频率。单位：单位：Hz 我国电网频率规定为我国电网频率规定为50Hz。例例 三相变压器，三相变压器，SN=200kVA,U1N/U2N=10/0.4kV,求：求：I1N/I2N 解：三相变压器解：三相变压器 3.2.2 变压器的铭牌数据变压器的铭牌数据 NUNSNINUNSNI232 ;131A68.288 4.0*3200232A55.11 10*3200131NUNSNINUNSNI3.3 单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行 变压器空载运行：变压器空载
12、运行：变压器的原绕组加上额定电压，副绕组开变压器的原绕组加上额定电压，副绕组开路（不接负载）。路（不接负载）。电力系统三相电压是对称的；电力系统三相电压是对称的；频率相同；频率相同；大小相等；大小相等；相位互差相位互差120度；度；只需分析一相即可，本章分析的变压器运行的基本原理只需分析一相即可，本章分析的变压器运行的基本原理和运行性能等，均针对单相变压器进行，所涉及的参数和运行性能等，均针对单相变压器进行，所涉及的参数和物理量均指一相的值；和物理量均指一相的值；只分析稳定运行状态；只分析稳定运行状态；先分析空载先分析空载从简单开始；从简单开始；空载运行 初级绕组中的电流i0通过（i0称为T的
13、空载电流）产生i0N1空载磁动势 在T中建立空载磁场，分布复杂 简化 1主磁通量，99%以上 漏磁通量 11u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组1u2u1e2e2iAXax11u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组0i1ei2=0,磁通由i0建立。漏磁通的磁路是线性的。原边漏磁通 1与原边交链，感应电动势为e1。主磁通与原边交链，感应电动势为e1。主磁通与副边交链，感应电动势为e2。主磁通是传递能量的媒介。3.3 单相变压器的空载运行物理状况单相变压器的空载运行物理状况 沿铁心闭合，与初、次 级交链，参与能量传递 1沿非铁磁
14、材料的空气和 T而闭合，仅与初级交 链，不参与能量传递，只在初级绕组中感应漏 电动势，引起漏抗压降 1e1u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组1u2u1e2e2iAXax11u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组0i1e3.3 单相变压器的空载运行物理状况单相变压器的空载运行物理状况 3.3.2 参考方向的规定参考方向的规定 电压的正方向是指电压的正方向是指电位降低电位降低的方向。的方向。的正方向：1I由电压的正方向决定，为从由电压的正方向决定，为从AX“正电压产生正电流”正电压产生正电流”1u2u1e2e2iAXax1高压
15、绕组低压绕组1u2u1e2e2iAXax11u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组0i1e的正方向：根据电流根据电流I1的正方向，的正方向，用右手螺旋法则规定用右手螺旋法则规定 磁通磁通的正方向。的正方向。“正电流产生正磁通”“正电流产生正磁通”一次绕组接电源，一次绕组接电源，是接收电能，是接收电能，电动机惯例。电动机惯例。电动势电动势的正方向是指的正方向是指电位升高电位升高的方向。的方向。电动势电动势E1的正方向：与电流的正方向：与电流I1的正方向相同的正方向相同 （由上指向下）。（由上指向下）。的正方向：2E原副绕组由同一磁通交
16、链，原副绕组由同一磁通交链，故电动势故电动势E2的正方向的正方向 亦由亦由上指向下上指向下。1u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组1u2u1e2e2iAXax11u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组0i1e3.3.2 参考方向的规定参考方向的规定 由电动势由电动势E2的正方向确定，电压的正方向确定，电压U2的正方向应由下的正方向应由下指向上（即由指向上（即由x指向指向a）。）。的正方向：2I外接负载外接负载ZL后，电流后，电流I2 的正方向与电压的正方向与电压U2相同。相同。“正电势产生正电流”“正电势产生正电流”1u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组1u2u1e2e2iAXax11u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1u2u1e2e2iAXax1高压绕组低压绕组0i1e3.3.2 参考方向的规定参考方向的规定 二次绕组接负载，二次绕组接负载，是输出电能，是输出电能，发电机惯例。发电机惯例。主磁通主磁通 和漏磁通和漏磁通 1在绕组内产生的感应电动势在绕组内产生的感应电动势：dtdNedtd