第3章磁路与变压器
第3章变压器
1.二次绕组电流的折算
根据折算前后磁势保持不变的原则,有:
N1 I 2 N 2 I2
则
N2 I2 I2 I2 N1 K
2.二次绕组电动势的折算
根据折算前后主磁通和漏磁通保持不变的原则,有:
4.44 fN1m E2 N1 K E2 4.44 fN 2m N 2
E1
2
在相位上滞后主磁通 m 90°相角
同理写出二次
绕组感应电动势的有效值
二次绕组感应电势的有效值为:
E 2 =4.44 fN 2m
E 2 在相位上滞后主磁通 m 90°相角
漏磁通1 在一次侧绕组中产生的 漏磁感应电动势为:
L1 定义为漏磁电感 L1
d 1 L di e1 =-N1 = 1 dt dt
K 2 x2 x2
负载阻抗也有同样的关系,即:
2 ZL K ZL
4.二次侧电压的折算
根据二次侧电压平衡方程式,折算后的二次 侧电压值仍应等于折算后的二次绕组的感应 电动势减去折算后二次侧的漏阻抗压降
=E - - U I Z = k ( E I Z )= k U 2 2 2 2 2 2 2 2
S9 型配电变压器(10 kV)
大型油浸电力变压器
大连理工大学电气工程系
干式变压器
大连理工大学电气工程系
附录1 变压器图片
调压器(自耦变压器)
控制变压器
3.1.3 变压器的基本结构
铁心 器身绕组 引线和绝缘 和箱底) 油箱油箱本体(箱盖、箱壁 小车、接地螺栓、铭牌 等) 油箱附件(放油阀门、 变压器调压装置-无励磁分接 开关或有载分接开关 却器 冷却装置-散热器或冷 保护装置-储油柜、油 位计、安全气道、释放 阀、吸湿器、测温 元件、气体继电器等 压套管,电缆出线等 出线装置-高、中、低 变压器油
第三章 变压器
铁芯形状
“口”形:芯式变压器, 绕组包围铁芯,大容量变压器
环形变压器,其铁芯由低铁损 冷轧硅钢带绕,具有损耗小、 效率高以及电磁干扰小的特点 在相同的参数下,环形变压器铁芯的体积最小
变压器的冷却:变压器工作时铁芯和绕组都会发热,因此必 须考虑冷却问题
小容量变压器:采用自然风冷,即依靠空气的自然对流 和辐射将热量散发
大容量变压器:采用油冷方式,将变压器浸入变压器油 内,使其产生的热量通过变压器油传给外壳而散发,变 压器油还具有良好的绝缘性能 • 在X线机设备中,高压变压器副绕组输出几十千伏以上的 高压,无论是副绕组对原绕组还是对铁芯等绝缘都有非常 高的要求。 • X线机的高压变压器就采用了油冷方式
(3-4)
Z1 K 2 Z 2
选取适当的变比K,可以把负载阻抗Z2等效变换到原绕组一 侧所需要的阻抗值Z1 在电子电路中,常使用变压器来实现阻抗匹配,以获得较高 的功率输出
四、变压器的主要参数 大型变压器的外壳通常附有铭牌来标明其型号及参数, 它是正确使用变压器的依据
1.原绕组的额定电压U1N:指当变压器按规定工作方式运行时 在原绕组上应加的电源电压值
(a)抽头式
(b)滑动式
(c)混合式
图3-7 x线机控制台的电源变压器
六、变压器绕组的同极性端
变压器的同极性端:变压器不同绕组在同一变化的磁通作用 下,其感应电动势的极性相同端,用符号“·”表示 在实际运用当中,有时需要将变 压器的两个(或多个)绕组连接起来 使用来适应不同的输入电压与满 足不同的输出电压要求
磁路分析与变压器课件
变压器工作状态与转换
01
02
03
工作状态
变压器通过电磁感应原理 ,实现交流电压、电流和 阻抗的变换,以传输电能 。
电压转换
变压器通过改变一次绕组 和二次绕组的匝数比,实 现电压的升降转换。
电流转换
根据负载阻抗的不同,变 压器可以改变输出电流的 大小。
变压器效率与性能指标
效率
变压器的效率是指在额定负载时,输出的有功功率与输入的 有功功率之比,理想情况下应为100%。
04
变压器设计优化
变压器设计原则与步骤
高效能
优化磁路和电路,降低损耗,提高效 率。
可靠性
确保变压器在规定条件下稳定运行, 具有较长的使用寿命。
变压器设计原则与步骤
• 经济性:在满足性能要求的前提下,降低成本。
变压器设计原则与步骤
要点一
确定规格和参数
根据实际需求和负载要求,确定变压器的规格和参数。
要点二
选择磁路结构
根据变压器的用途和性能要求,选择合适的磁路结构。
变压器设计原则与步骤
设计绕组
根据电压等级和电流大小 ,设计绕组的匝数、线径 和排列方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
确定窗口尺寸
根据绕组的大小和绝缘要 求,确定窗口尺寸。
优化器身结构
根据实际需要,优化器身 的结构,如铁心结构、绕 组支撑结构等。
变压器材料选择与优化
变压器性能的影响。
改进冷却系统
提高冷却系统的散热能 力和效率,确保变压器 在高温环境下稳定运行
。
05
变压器故障诊断与维护
变压器常见故障与诊断
01
02
03
04
绕组故障
绕组短路、断路、松动或烧毁 等故障,可能导致变压器无法
电机与拖动大学课程 第三章 变压器1
变压器是一种静止的电气设备, 通过电磁耦合作用,把 电能或信号从一个电路传递到另一个电路。通常用来改变 电压的大小,故叫变压器,有时用于电气隔离。
分类
本章学 习重点
电力变压器(升压、降压、配电)
按用途
特种变压器(电炉、整流)
仪用互感器(电压、电流互感器、 脉冲变压器,阻抗匹配变压器)
(2)额定电压U1N/U2N U1N为额定运行时原边接线端点间应施加的电压。U2N为原边施
加额定电压时副边出线端间的空载电压。单位为V或者kV。三 相变压器中,额定电压指的是线电压。指有效值。
(3)额定电流I1N/I2N 是变压器在额定容量和额定电压下所应提供的电流,在三相变 压器指线电流。单位为A/kA。指有效值。
考虑漏磁通和原边绕组的电阻时,变压器空载运行时相 量形式表示的电压平衡方程式:
U1 I0R1 (E1 ) (E1) I0R1 jI0 x1 (E1)
I0 (R1 jx1 ) (E1) I0Z1 (E1)
U20 E2
R1:原边绕组电阻;
Z1=R1+jX1σ为原边绕组漏阻抗
五、空载运行的等效电路和相量图
E2m N2m
有效值:
E2 E2m / 2 4.44 f1N2m
相量表示:
E2 j4.44 f1N2m
.
m
.
. E2 E1
变压器中,原、副绕组电动势E1和E2之比称为变压器 的变比k.
k E1 4.44 N1 f1 m N1 E2 4.44 N2 f1 m N2
由于.
U1 E1 U2 E2
变压器原边接在电源上, 副边接上负载的运行情况,称为负载 运行。
一、物理过程
变压器接通负载 副边电流 副边磁势 原边电动势改变 原边电流改变
第3章 三相变压器及其他变压器
习 三次谐波分量同相位、同大小。
三次谐波电流在Y联接的原边
学 绕组中无法流通,空载电流接
近正弦波,主磁通为一平顶波。
供 平顶波主磁通分解:除基波 仅 磁通外,还包含三次谐波磁
通F3
17
三相组式结构:
用 F3与F1沿同一磁路闭合, F3大,感应得到的E3可达45~60%。
感应电势称为尖顶波,最大值升高,影响绝缘。因此,三相变压
15
单相变压器
外施电压U1 感应电势E 主磁通F
用 习使 空载电流
学 电流存在许多谐波。
供 在三相变压器中,谐波磁通的路径、电流形状与绕组 仅 的联接方式和结构有关。
16
Y/Y联接的三相变压器
三相三次谐波电流:
I03A = I03m sin 3w t;
用 I03B = I03msin3(w t -1200 ) = I03m sin 3w t; 使 I03C = I03msin3(w t +1200 ) = I03m sin 3w t;
用 使
和低压电压。 Ø用每一绕组的自感系数和各
习
学 绕组间的互感系数作为基本参
数。令L1、L2、L3为各绕组自
供 感系数,M12=M21为1与2绕组 仅 间互感系数;M13=M31为1与3
绕 组 间 互 感 系 数 ; M23=M32 为
绕组2与3间互感系数
29
• 当外施电压为正弦波且稳定运行时,电压方程式:
- U&1
/k
II
Z kI + Z kII
××
= IIL - IC
仅 I&II
=
Z kI Z kI + ZkII
×
I+
第3章 三相变压器
X x
a
(a)示意图
(b)绕组联结图
(a)示意图
(b)绕组联结图
绕组绕向相同时出线端子的两种不同规定方式。
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单相变压器绕组的标志方式
A E A X a E a x E A E a
A X x a a X x E a E a m
m A X a x
A E A E A
E b
E a
上页 目录 下页
小
结
Yy联结可以得到Yy0、Yy2、Yy4、Yy6、Yy8 和Yy10 联结组(时钟序数为偶数)。 Dd联结可以得到与Yy联结一样时钟序数的 联结组。 Dy联结可以得到Dy1、Dy3、Dy5、Dy7、Dy9 和Dy11联结组(时钟序数为奇数) 。 Yd联结可以得到与Dy联结一样时钟序数的 联结组。
三相变压器的联结组
A X a x
B Y b y
C Z c z
A X c z
B Y a x
C Z b y
同一铁心柱上的高、低压绕组可以是不同相的。
上页 目录 下页
三相变压器的联结组
三相绕组的联结方式; 同一铁心柱上的高、低压绕组是否同 相; 同一铁心柱上的高、低压绕组的同名 端与首、末端的规定。
=- E E AB B
A
E A
B
E B
C
E C
=- E E B AB
E C
X
Y
Z
Y A E A X C
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第二种D 联结的电动势相量图
X
=E E AB A
B
A
B
C
=E E A AB
=E E BC B
第三章 变压器习题答案
第三章 变压器一、填空:1. 变压器空载运行时功率因数很低,其原因为 。
答:激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多,空载时主要由激磁回路消耗功率。
2. 变压器的副端是通过 对原端进行作用的。
答:磁动势平衡和电磁感应作用。
3. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。
答:负载电流的变化。
4. 联接组号不同的变压器不能并联运行,是因为 。
答:若连接,将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流,把变压器烧毁。
5. 变压器副边的额定电压指 。
答:原边为额定电压时副边的空载电压。
6. 通过 和 实验可求取变压器的参数。
答:空载和短路。
7. 变压器的结构参数包括 , , , , 。
答:激磁电阻,激磁电抗,绕组电阻,漏电抗,变比。
8. 在采用标幺制计算时,额定值的标幺值为 。
答:1。
9. 既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ,仅和一侧绕组交链的磁通为 。
答:主磁通,漏磁通。
10. 变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是 。
答:自耦变压器。
11. 并联运行的变压器应满足(1) ,(2) ,(3) 的要求。
答:(1)各变压器的额定电压与电压比应相等;(2)各变压器的联结组号应相同;(3)各变压器的短路阻抗的标幺值要相等,阻抗角要相同。
12. 变压器运行时基本铜耗可视为 ,基本铁耗可视为 。
答:可变损耗,不变损耗。
二、选择填空1. 三相电力变压器带电阻电感性负载运行时,负载电流相同的条件下, cos 越高,则 。
A :副边电压变化率Δu 越大,效率η越高,B :副边电压变化率Δu 越大,效率η越低,C :副边电压变化率Δu 越大,效率η越低,D :副边电压变化率Δu 越小,效率η越高。
答:D2. 一台三相电力变压器N S =560kVA ,N N U U 21 =10000/400(v), D,y 接法,负载时忽略励磁电流,低压边相电流为808.3A 时,则高压边的相电流为 。
A : 808.3A , B: 56A ,C: 18.67A , D: 32.33A 。
第3章 三相变压器
• 3.1 三相变压器的连接组别 • 3.1.1 同极性端 • 从星端“*”指向非星端,高、低压绕组的 电势 , 都滞后磁通 90°,所以 , 始终同相位,如图3.1(c)所示。若不画具体 绕组,如图3.1(d)所示,也可直接确定出 , 同相位。
图3.1 同极性端的确定和电势相位关系
• (2)Y,y连接的心式变压器空载电势波形 • (3)Y,d连接、D,y连接或D,d连接的三相变压 器空载电势波形
• (4)YN,y 连 接 的 降 压 变 压器或Y,yn连接的升压 变压器空载电势波形 • 3.3 变压器并联运行 • 现代发电厂和变电所中, 非常普遍采用变压器并 联运行的方式。所谓并 联运行,就是指两台或 两台以上的变压器一、 二次侧分别接在公共母 线上,共同向负载供电 的运行方式,如图3.11 所示。
图3.20 自耦变压器的结构示意图
• 3.6.2 基本电磁关系 • (1)电流关系 • 自耦变压器的串联绕 组和公共绕组的绕向 必须相同,如图3.21所 示。串联绕组的磁动 势为 (N1-N2),通过右 手螺旋定则可知,串 图3.21 自耦变压器原理接线图 联绕组磁动势与公共 绕组磁动势方向相反, 所以, 公共绕组
• 若已知三相变压器连 接形式、同极性端、 首末端标志时,可通 过做相量图来确定其 连接组别。 • 图 3.6(a) 中 变 压 器 高 压侧按Y连接,低压 侧也按y连接,首端是 异极性端, 与 反 相位。
图3.4 时钟表示法
图3.5 Y,y0连接组
图3.6 Y,y6连接组
图3.7 Y,d11连接组
图3.13 正序等效电路
图3.14 负序等效电路
• 3.4.2 零序阻抗和零序等效电路 • (1)绕组连接方式的影响 • 图3.15、图3.16是YN,y和Y,d连接时的零序 等效电路。图中(a)是零序电流的流通情况; (b)是零序等效电路,Z0 是从该侧看进去的 零序阻抗。
第三章变压器3
Z
* 2k
Z 2k = Z 2φN
采用标幺值的优点: 采用标幺值的优点:
(1)不论电力变压器容量相差多大,用标幺值 不论电力变压器容量相差多大, 表示的参数及性能数据变化范围很小。 表示的参数及性能数据变化范围很小。例如空载 电流约为0.5% 2.5%,短路阻抗4% 10.5%。 0.5%4%电流约为0.5%-2.5%,短路阻抗4%-10.5%。
末 端 X ,Y ,Z X ,y ,z
中性点 O o
变压器的同名端与电动势相位
高低压绕组的同名端同标记,则相电动势同相位; 高低压绕组的同名端同标记,则相电动势同相位; 高低压绕组的同名端异标记,则相电动势反相位。 高低压绕组的同名端异标记,则相电动势反相位。
三相变压器的连接组号
& & Eao 滞后E AO的相角 连接组号 = 30 o
3.7 变压器的运行特性
1、电压变化率 变压器的原、副边绕组都具有漏阻抗, 变压器的原、副边绕组都具有漏阻抗,负载电流流过漏阻 在变压器内部就引起电压降落, 抗,在变压器内部就引起电压降落,二次侧端电压随负载 的变化而变化。 的变化而变化。
U20 −U2 U2N −U2 ∆U%= ×100%= ×100% U2N U2N
磁路与变压器PPT课件
(2)硬磁材料:
磁滞回线较宽,比 如碳钢等。
一般用来制造永久 磁铁。
(3)矩磁材料:
磁滞回线接近矩形, 比如铁氧体材料。一 般用于计算机或控制 系统中的记忆元件。
B
B
B
H
H
H
磁路与变压器
§3 磁路及磁路的基本定律
1 磁路
i
u
: 主磁通 :漏磁通
2 磁路的基本定律 2.1 安培环路定律(全电流定律)
I2 I1
I3
安培环路定律指出:在磁场 中,任取一闭合路径,并指定其
方向,沿此闭合路径的方向对磁
H 场强度H 的矢量进行线积分,则
线积分值等于通过该闭合路径的
所有电流的代数和。
H d l I I1 I2 I3
若电流方向和磁场强度H 的方向之间符合右手螺旋关
ninihl整理ppt17对于均匀磁路称为磁阻22磁路欧姆定律nihl整理ppt18磁路电路磁动势fni电动势e电流i磁压降hl电压降u磁通密度b磁阻电阻23磁路与电路的比较整理ppt19磁路电路磁路欧姆定律电路欧姆定律安培环路定律基尔霍夫电压定律磁通的连续性基尔霍夫电流定律hlni整理ppt20磁路欧姆定律安培环路定律磁通的连续性分别与电路欧姆定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫电流定律具有相同的形式
的单位 韦伯(Wb) 1T=1Wb/m2
通常用磁力线来描述磁场,使磁力线的疏密反 映磁感应强度的大小。显然,通过某一面积的磁力 线疏密也反映了通过该面积的磁通的大小。
由于磁通的连续性,磁磁路与力变压线器 总是闭合的空间曲线。
3 磁导率
磁导率是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量,也
