变压器的工作原理损耗铭牌和实验X页.docx
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1、项 目 二:变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验变压器的工作原理、损耗、铭牌和实验(知识点部分)课题引入:为什么要高压输电?电能从发电厂输送到用户,输电线路电阻RX的损耗pX取决于通过输电线上的电流l的大小令输送到用户的功率P=UIcos 输出电线上的功率损耗: pX=I2RX=(P /Ucos)2L/S=C*1/U2S -输电线材料的电阻系数 S-输电线的截面积 U-输电线路负载端电压 C= P2L/cos2为常数 说明:若S一定.U升高,损耗PX减少,若PX一定. U 升高,S 减小,故可节省材料, 则提高送电电压U ,可达到减少投资和降低运行费用的目的。变压器的概念: 变压器是一种静止的电
2、气设备。它利用电磁感应原理,把输入的交流电压升高或降低为同频率的交流输出电压,满足高压送电、低压配电及其他用途的需要。变压器的用途: 变压器具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用,具有隔离高电压或电流的作用,特殊结构的变压器,还可以具有稳压特性、陡降特性等。一、变压器的分类 1、按用途不同分类:分为电力变压器(又可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器、厂用变压器等);特种变压器(电炉变压器、整流变压器、电焊变压器等);仪用互感器(电压互感器、电流互感器、电流互感器);试验用的高压变压器和调压器等。2、按绕组结构不同:分为双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。 3、按铁心结构不同:分为心式
3、变压器和壳式变压器。4、按相数不同:分为单相、三相、多相(如整流用的六相)变压器。5、按调压方式不同:分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。 6、按冷却方式不同:分为干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环冷却变压器、强迫油循环导向冷却变压器、充气式变压器等。 7、按容量不同:分为小型变压器容量为630kVA及以下;中型变压器容量为800kVA6300kVA;大型变压器容量8000kVA63000kVA;特大型变压器容量为900000kVA及以上。二、变压器的工作原理原绕组匝数为N1,副绕组匝数为N2。当变压器原绕组通以交流电流时,在铁心中产生交变磁通,根据电磁感应原理,原、副绕
4、组都产生感应电动势,副绕组的感应电动势相当于新的电源,这就是变压器的基本工作原理。如图21。理想变压器:(不计电阻、铁耗和漏磁) 一次与二次绕组完全耦合,且两绕组电阻为零,铁芯中损耗为零,铁芯的导磁率为无穷大,即磁阻为零。理想变压器的运行:原绕组加电压,产生电流,建立磁通,沿铁心闭合分别在原副绕组中感应电动势。 图21 变压器的工作原理变压器的变电压作用:由于线圈电阻为零,且一次、二次侧绕组完全耦合,故按照图中的假定正方向下: 结论:只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。变压器的变电流作用:结论:变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。变压器的变阻抗作用图中,二次侧绕组电路负载阻抗为:
5、如果从一次侧绕组电路来看,则其大小为:结论:变压器在改变电压的同时,亦能实现对阻抗的变换。本次小结:1、变压器是按电磁感应原理工作的静止电气设备,它在电力系统中用来传递电能、变换电压和电流,以满足输电及用电的要求。在工业生产中,变压器还用于整流、电炉、电焊、调压、测量与控制等很多方面。2、变压器的原绕组从交流电源吸收电能传递到副绕组供给负载,铁心中的磁通是能量传递的中介桥梁。变压器只能传递交流电能,而不能产生电能;只能改变交流电压或电流的大小,不改变频率;在传递过程中几乎不改变电流与电压大小的乘积。3、变压器由铁心、绕组两个主要部分组成。铁心是变压器的磁路部分。电力变压器的铁心一般采用0.35
6、毫米厚的硅钢片叠装而成。绕组是变压器的电路部分,它是用电磁线绕制而成的。电力变压器还有其他附件,如油箱、油枕、气体继电器、防爆管、分接头开关、绝缘套管等。附件对绕组与铁心起散热、保护、绝缘等作用,它能保证变压器安全可靠地运行。三、变压器的损耗变压器运行时将产生损耗,变压器的损耗分两大类铜耗 1、基本铜耗2、杂散铜耗铁耗 1、基本铁耗2、杂散铁耗基本铜耗:一、二次绕组内电流所引起时的直流电阻损耗。杂散铜耗:主要是由漏磁通所引起的肌肤效应,使绕组的有效电阻增大而增加的铜耗。以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。铜耗与负载电流的平方成正比。因此也称为可变损耗。铜耗与绕组的温度有关,一般用77度时的
7、电阻值来计算。基本铁耗:变压器铁心中的磁滞与涡流损耗。杂散铁耗:主要是铁心接连处由于磁通密度分布不均匀所引起的损耗,和主磁通在铁轭夹件,油箱等结构部件中所引起的涡流损耗。铁耗可近似认为与或成正比。由于变压器一侧电压保持不变。故铁耗可视为不变损耗。(F不变的前提下) 四、变压器的效率 1、因变压器无转动部分,一般效率都很高,大多数在95%以上。大型变压器可达99%。测量变压器的效率一般不采用直接测P1、P2的方法,因P1与P2相差很小。测量仪器本身的误差就可能超出次范围,一般用间接法测量变压器的效率。即测出各种损耗,再计算效率。考虑到: 令 可得: 在计算效率时作以下假设:1.额定电压下空载损耗
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