变压器学习课件教程

降压
变电站 10千伏
降压
…
降压
实验室
仪器
380 / 220伏
36伏
降压
我国规定：输电线路的电压为110KV，220KV，500KV等几种
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
任务1 变压器基本工作原理和结构 任务2 单相变压器的空载运行 任务3 单相变压器的负载运行 任务4 三相变压器 任务5 其它用途的变压器
100103

100
103

600

2400

97.1
0 0
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
三、 变压器的并联运行
并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧 的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。 并联运行的优点：1.提高供电的可靠性；2.提高供电的经济性。
3. 1 并联运行的理想条件 并联运行的理想情况是： 1.空载时各变压器绕组之间无环流； 2.负载后，各变压器的负载系数相等； 3.负载后，各变压器的负载电流与总的负载电流同相位。
上一张
下一张
变压器
3.短路阻抗标么值不等时并联运行
等效电路如图所示。
由等效电路可知： II ZSI III ZSII
II INI
INI ZSI UN

III INII
INII ZSII UN
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
任务1 变压器基本工作原理和结构
一、变压器的基本工作原理
单相变压器原理图
一个铁心：提供磁通的闭合路径。 两个绕组：1次侧绕组N1；2次侧绕组N2。
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的
两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一
次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕
组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
e1

N1
d dt
e2

N2
d dt

i1
U1
i2 u1
只要一、二
u1
e1
e2 u2
ZL
次绕组的匝数不 同，就能达到改
U2
u2 变压的目的。
上一张
下一张
变压器
任务1 变压器基本工作原理和结构
一、变压器的基本工作原理
空载运行：U1 → i1 → Φ → 感应 电势e1和e2 → U2 ；
下一张
五、变压器的运行特性 外特性
效率特性
（一）变压器的外特性 和 电压变化率
变压器
U% U2N U2 100% U 2N
电压变化率： • 反映电压的稳定性 • 变压器主要性能指标 • 电力变压器： U％= 2% ~ 3%
当 U1 = U1N，cos2 不变时，U2 = f ( I2)
(1) 铜损耗
PCu = R1I12 + R2I22 (2) 铁损耗
PFe = Ph＋Pe
6. 效率
= P2
P1
×100%
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
任务4 三相变压器
一、三相变压器的种类
1、三相变压器组：三个独立单
相变压器组成的变压器组
u1 Um sin t
u2 Um sin( t 120 ) u3 Um sin( t 120 )
由等效电路可以列出方程式：
I II III
U1 kI
U2

Biblioteka Baidu
II Z SI
U1 kII
U2

III Z SII
则二次侧电流为：
U1 U1
II
kI Z SI
kII Z SII

Z SII Z SI Z SII
I IC ILI
U1 U1
III

kI Z SI
kII Z SII

Z SI Z SI Z SII
I IC ILI
上一张
下一张
变压器
当变压器的变比不等时，在空载时，环流IC 就存在。变比差 越大，环流越大。由于变压器的短路阻抗很小，即使变比差很小， 也会产生很大的环流。环流的存在，既占用了变压器的容量，又 增加了变压器的损耗，这是很不利的。

U1 K
–b
c
U1 U2
3 UP1 UP1 K 3 UP2 UP2
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
三相变压器YNd联结
A +
U1
– B
+
U P1

U1 3
–
a +
U2 UP2
–b
c
C
线电压之比： U1 3UP1 3 UP1 3K
U2
UP2
UP2
GB: Yyn、Yd、YNd、Yy、YNy
空载损耗(铁心损耗PFe)：磁滞损耗和涡流损耗
不变损耗
• 磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗； • 涡流损耗： 交变磁通在铁心中产生的感应电流(涡流)造 成的损耗。
可变损耗
铜损耗 (PCu：绕组的损耗)很小
变压器的损耗：P = PFe＋ PCu
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
2-纯电阻负载；1-感性负载；3-容性负载
一般2020供/3/3电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2 变化不上多一张） 下一张
（二）变压器的效率特性
输出功率
输入功率


P2 P1

P2 P2 Δ PCu Δ PFe
变压器
• cos2 不变时，效率 = f ( I2)；
• 电力变压器，最大效率出现在
试求 (1) 变压器的额定电流； (2) 满载时的效率。
解: (1) 额定电流
I1N I2N
SN
100 103

9.62 A
3 U1N
3 6000
SN
100 103

144 A
3 U2N
3 400
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
(２) 满载时的效率
1

P2 P2 Δ PFe Δ PCu
为了达到上述理想运行情况，并联运行的变压器需满足以下条件：
1.各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相同； 2.各变压器的连接组别相同； 3.各变压器的短路阻抗（短路电压）的标么值相等，且短路阻 抗角也相等。
上一张
下一张
变压器
1.变比不等时并联运行
变比不等的两台变压器并联运行时， 二次空载电压不等。折算到二次侧 的等效电路如图所示。
任务3 单相变压器的负载运行
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
四、变压器的作用
1、变电压
i1 Φ
2、变电流：
u1 e1
N1 N2
I1 N2 1 I2 N1 K
i2
e2 Z
结论：原、副边电流与匝数成反比
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
3、变阻抗：
应用：阻抗匹配
在电子电路中，为了提高信号的传输功率和效率，常用变 压器将负载阻抗变换为适当的数值，以取得最大的传输功 率和效率，这种做法称为阻抗匹配。
电
4. 油箱：油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝 力
缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。
变
5. 附件：储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。
压
器
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
四、电力变压器的额定值与主要系列
（一）电力变压器的额定值 1．额定电压 UN1和UN2 ：绕组正常工作时的电压值 2．额定电流 IN1和IN2：绕组长单 三期相 相变 变允压 压许器 器的的 的最是 是大相线电电电压压流；。值 3．额定容量 SN ：额定条件下的输出功率
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
1. 铁心（硅钢片）：变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用
0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。
2. 绕组（铜线或铝线）：变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而
成。
油
3.
绝缘套管（引出装置）：将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对
浸 式
地的绝缘，担负着固定的作用。
k N1 E1 U1 N2 E2 U2
上一张
下一张
变压器
铁心
+
u1
–
一次 绕组
i1 Φ
N1
单相变压器
i2
+
u2
–
N2
二次
绕组
一次绕组 绕组： 二次绕组
变压器的电路
铁心
由硅钢片叠成 厚0.35mm 或 0.5mm
变压器的磁路
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
空载电流(励磁电流)：占额定电流的2%—10%
2020/3/3
最常用的三种
上一张
下一张
变压器
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
例6 有一带电阻负载的三相变压器，其额定数据如下： SN=100kVA, U1N=6000V, f=50Hz。 U2N= U20=400V , 绕组连接成y。由试验测得: PFe =600 W，额定负载时的 PCu =2400W 。
I2=（0.5—0.7） I2N
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
小结：单相变压器的功率关系
1. 一次绕组的视在功率
S1 = UN1IN1 2. 二次绕组的视在功率
S2 = UN2IN2 3. 输入功率
P1 = UN1IN1cos1
4. 输出功率
P2 = UN2IN2cos2
5. 变压器的损耗 P = PFe＋PCu
末端 X、Y、Z x、y、z
中性点 N n
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
原边：Y 副边：y
YN yn 星形
Ul 3UP
2020/3/3
D(△) d
三角形
Ul Up
上一张
下一张
变压器
三相变压器Yyn联结
A
+
+
U P1

U1 3
U1
–
– B
C 线电压之比：
+
UP2
–
U1 3K
+a
U2
特点：三相之间只有电的联系，没有磁的联系。
2020/3/3
上一张
下一张
变压器 2、三相心式变压器：铁心为三相所共有的三相变压器
A BC
aX x
YZ
b y
zc
特点：三相之间既有电的联系，又有磁的联系。
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
二、三相绕组的联结方式
绕组名称 高压绕组 低压绕组
首端 A、B、C a、b、c
ZL
U1 I1

N1 / N2 U 2 (N2 / N1)I2

(
N1 N2
)2
ZL
k2 ZL
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
变电压 U1 E1 N1 K U 2 E2 N2
变电流
I1 N 2 1
I2
N1
K
变阻抗 RL K 2 RL
2020/3/3
上一张
为了保证空载时环流不超过额定电流的10%，通常规定并联运 行的变压器的变比差不大于1%。
2.连接组别不同时并联运行
连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差300，则二次线 电压差为线电压的51.8%，由于变压器的短路阻抗很小,这么大的 电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所连接
组别不同绝不允许并联。
变压器等
3) 仪用互感器：电压互感器 / 电流互感器 4) 试验变压器：高压试验用 5) 调压变压器：能在一定范围内连续调节输出电压 6) 控制变压器：隔离防止触电安全，同时提供多种电压
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
单相变压器 按相数分
三相变压器
多相变压器
按制造方式
壳式(用在小容量变压器） 心式（工艺简单应用广泛）
变压器图形符号
变压器文字符号：T
2020/3/3
不同的分类，基本原理一样
上一张
下一张
变压器
三、电力变压器的基本结构
分类： •干式变压器：空气冷却。 一般用于小容量变压器，如电 站、工厂等。在电力系统中，变压比为6000V/400V，用于 额定电压为380V的负载。 • 油浸式变压器：油冷却。 一般用于升压站和发电厂，变 压比为20KV/500KV， 20KV/6KV等。
变压器
变压器
• 变压器是一种静止的，将某一等级的交流电 压和电流转换为同频率的另一等级的交流电 压和电流的设备。
• 功能： • 变电压—— 电力系统 • 变电流—— 电流互感器 • 变阻抗—— 电子电路中的阻抗匹配
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
变压器应用举例
发电厂 10.5千伏
升压
输电线 220千伏
三相 设计序号
高压边额定电压10kv 额定容量1000kv·A
高压边额定电压10kv 额定容量500kv·A
变压器型号：Zb - F- 630/ 10
组合式
冷却方式
高压边额定电压10kv 额定容量630kv·A
2020/3/3
上一张
下一张
变压器
任务2 单相变压器的空载运行
2020/3/3
I2 = 0 U2 = U20 = E2 U1≈E1
略去绕组电阻和漏抗压降，则：
e1

N1
d dt
d
e2 N2 dt
U1 E1 N1 K U2 E2 N2
2020/3/3
上一张
下一张
第一章
二、变压器的应用与分类
按用途分:
1）电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器 / 降压变压器 等。 2) 特殊变压器：给电焊机供电的电焊变压器，给炼钢炉供电的电炉
SN单 U N1IN1 U N2IN 2
SN三 3UN1IN1 3UN2IN2
4．额定频率 f：50Hz
2020/3/3
上一张
下一张
（二）电力变压器的型号及主要系列
变压器
2020/3/3
上一张
下一张
第一章
变压器型号：SL 1000/10
三相 铝线
变压器型号：S9 – 500 / 10