电机学--变压器.pptx

第二章变压器1主要内容2.1 2.1 变压器的工作变压器的工作原理、分类和结构原理、分类和结构2.2 2.2 变压器的变压器的空载运行空载运行2.3 2.3 变压器的变压器的负载运行负载运行2.4 2.4 标幺值标幺值2.5 2.5 变压器的变压器的参数测定参数测定2.6 2.6 变压器的变压器的运行性能运行性能23序本课程主要分析电力变压器电力变压器的作用：直接作用：改变电压等级电力系统用变压器的根本作用：高压输电、减小线路损耗2.1 2.1 变压器的工作变压器的工作原理、分类和结构原理、分类和结构45一、变压器的基本原理原理1.基本概念：基本概念：绕组一次绕组一次绕组（原方绕组原方绕组）二次绕组二次绕组（副方绕组副方绕组）6一、变压器的基本原理原理2.基本原理：基本原理：一次绕组：外施交流电压，交变电流 铁心：交变磁通 匝链二次绕组 二次绕组：感应电势；EN（匝数），改变N2 E2；接上负载 电能输出。78二、变压器的二、变压器的分类分类分类：按电压升降电压升降升压变压器；降压变压器按相数相数：单相变压器、三相变压器、多相变压器按绕组个数绕组个数：双绕组变压器、三绕组变压器、单绕组变压器（自耦变压器）9三、变压器的基本结构基本结构五大部分：铁心、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管。1.铁心（铁芯）铁心（铁芯）磁路部分硅钢片叠成（减少涡流损耗），彼此绝缘铁心柱铁轭冲片10三、变压器的基本结构基本结构2.绕组绕组电路部分分类：按绕组在铁芯中的排列分两大类铁芯式、铁壳式电力变压器都用铁芯式11三、变压器的基本结构基本结构2.绕组绕组低压绕组靠近铁芯为绝缘方便绕组的基本形式：同芯式：高低压绕组均做成圆筒形，同心地套在铁芯上 交叠式（饼式绕组）：做成线饼，交错排列。12三、变压器的基本结构基本结构3.变压器油散热：将热量传递到变压器外壳表面绝缘4.油箱及附件隔离空气：减少氧化油箱的散热油枕（储油器）气体继电器安全气道5.绝缘套管油箱内的线圈与外电路连接13三、变压器的基本结构基本结构 14四、额定值额定容量：SN额定电压：线线电压：U1N、U2N额定电流：线线电流：I1N、I2N单相：I1NSNU1N；I2NSNU2N三相：额定频率：fN=50Hz相数：单相、三相额定效率15五、发热、温升与冷却1.变压器的发热与温升变压器的发热与温升损耗(铁心损耗、绕组损耗)热量温度升高当:产生的热量=散发的热量，温度稳定16五、发热、温升与冷却2、变压器的冷却方式、变压器的冷却方式降低变压器的温升从两方面采取措施措施：降低总损耗、提高效率散热能力常用的冷却介质冷却介质：油、空气油浸式变压器油浸式变压器：自冷、油浸风冷、强迫油循环7500kVA及以下：油浸自冷10000kVA以上：油浸风冷式（风扇）大容量变压器：强迫油循环冷却（油泵）变压器的运行分析172.2 变压器的空载运行空载运行1819预备知识预备知识分析方法：电磁关系平衡方程等值电路相量图术语：初级、次级；原方、副方空载：原方接电源，副方空载20预备知识下标约定：单相变压器单下标：原方：1；副方：2双下标：原方：AX；副方：ax空载：下标加0三相变压器原方：首端 A B C，末端 X Y Z，零线 N副方：首端 a b c，末端x y z，零线n空载：下标加0 212223参考方向u,i,e等均交变，应规定参考正方向。正方向任意假定，但一般约定俗成如下：U1：参考方向，任意假定，注意：电压从高电位指向低电位。I1（I0）：“负载惯例”，由U1决定：由I1（I0）根据右手定则：与方向一致：右手螺旋关系注意：电势从低电位指向高电位。U2：由E2决定I2：与E2一致或“负载惯例”24参考方向规定25262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758592.3 变压器的负载运行负载运行606162636465666768697071727374757677787980828384858688892024/4/3 周三河海大学电气学院902.3 变压器的负载运行负载运行负载运行：I209091一、负载运行时的物理现象1 空载：I2=0 由F1产生 Fm=F1，平衡；2 负载 I20 F2=N2I20，打破原来平衡，迫使I1发生变化。磁势平衡方程：Fm=F1+F2 电流平衡方程：式中：为初级电流部分的负载分量。结论：变压器负载运行原方电流中包括两个分量（1）激磁电流分量产生主磁场（2）负载电流分量通过副方提供给负载 92漏电势、漏抗：原副方均有电流、有磁势、有漏电势。把漏电势写成阻抗压降形式：电阻压降：电磁关系：93电磁关系94二、基本方程95三、归算目的:便于利用等效电路计算 原则:折算前后不改变平衡方程方法：一般将副方归算到原方1.电流原则：归算前后磁势不变2.电压、电势电压归算原则：归算前后S（视在功率）不变。电势归算原则：归算前后电磁功率不变96三、归算3.电阻:r2原则：pcu2不变（副方绕组的铜耗）4.漏抗 原则：Q2不变同理总结：电流：除 k电压、电势：乘 k电阻、电抗、阻抗：乘 k297四、归算后的方程将归算关系代入即可，为便于比较，列出归算前方程：归算前归算后98五、T形等效电路99六、相量图表示变压器各参量（相量）之间相位关系步骤：等选参考方向，一般选U2100七、近似电路与简化电路近似电路：简化计算，励磁支路移到前面。简化电路：进一步简化，不计励磁支路影响。短路电阻与短路电抗近似电路与简化电路均有误差，简化电路误差更大。2.4 标么值标么值1011021031041051061071081091101111121131141151161172.4标么值1.定义标么值实际值基值右上角“*”表示2.基值即基准值，下标“b”表示。一般取额定量作基值原副方有不同的基值线电压(流)、相电压(流)均有对应的基值。UN作电压基值：U1b=U1N,U2b=U2NSN作容量基值；Sb=SN电流、阻击基值通过计算求得：I1b=S1b/U1b；I2b=S2b/U2b Z1b=U1b/I1b；Z2b=U2b/I2b三相系统有相电压、相电流基值和线电压、线电流基基值。1183.标么值：下标用“”表示，如 U1*=U1/U1b4.优点计算方便且易判断计算错误起到归算的作用更能说明问题实质，如反应设备运行状态。2.5 变压器参数测定参数测定1191202.5等效电路参数测定测哪些参数：rm、xm、k、r1、r2、x1、x2(Zm、Z1、Z2)两种试验：空载试验短路试验121一、空载试验1、目的：测：rm、xm、k2、方法：一般在低压侧进行测量：U1、U2I0、p0计算：因空载，I0很小，不计3、接线图U1VAWV122123124125一、空载试验4、计算方法注意：电压下标的实际意义5.在低压侧进行时阻抗应折算方法：乘 k2126二、短路试验二、短路试验1、目的：测：r1、x1、r2、x22、方法：一般在高压侧进行副方短路，U1逐步增加，直接到I1I1N。测量：Uk、Ik、pk计算：因短路，电压很低，不计（这时的Im不是上面的Im，其值很小(因电压很低)3、接线图高压侧高压侧低压侧低压侧U1AVW127128129130131132133二、短路试验二、短路试验4、计算方法下标k或s均可rk、xk、Zk分别称短路电阻、短路电抗、短路阻抗。134二、短路试验二、短路试验5、温度折算绕组的电阻与温度有关，应折算到一个统一的温度。135三、阻抗电压、短路电压I1I1N时的U1称UKN=IIN Zk短路电压百分数：uk=UkN/U1N=(I1N Zk75)/U1N 100%短路电压百分数（去掉百分号）就是短路阻抗标么值,因为：uk*=(I1N ZK75)/U1N (I1N Zk75)/(I1N ZN)Zk75ZNZk*有功分量、无功分量额定铜耗当短路试验时I1不等于I1N时:2.6 变压器的运行性能运行性能1361372.6变压器的运行性能反映变压器性能的指标：电压变化率(电压调整率)效率138139140141142143144145二、效率1.两种损耗：铁(损)耗基本铁耗主磁通引起：磁滞损耗、涡流损耗附加铁耗油箱、其它构件中涡流损耗等铜(损)耗基本铜耗电阻损耗附加铜耗漏磁场集肤效应等效电阻增加等。总损耗：146147148149150151152效率2.能流图：153效率2.定义式：3.参数表达式：154效率最大效率“不变损耗可变损耗”时，效率最高不设负载系数1时效率最大：综合考虑，充分利用变压器。例：书P46-47