变压器及低压电器

LOGO第二章第二章 变压器变压器变压器的分类和应用变压器的分类和应用 三相变压器三相变压器 电流互感器电流互感器LOGO第二章第二章 变压器变压器第一节第一节 变压器的分类和应用变压器的分类和应用一、变压器的分类一、变压器的分类变压器的种类很多，可分类如下：变压器的种类很多，可分类如下：1、按绕组数目分、按绕组数目分v自耦变压器自耦变压器高低压共用一个绕组。高低压共用一个绕组。v双绕组变压器双绕组变压器每相有高、低压两个绕组。每相有高、低压两个绕组。v多绕组变压器多绕组变压器每相有三个以上绕组每相有三个以上绕组2、按相数分、按相数分v单相变压器。单相变压器。v三相变压器。三相变压器。3、按冷却方式分、按冷却方式分v油浸式变压器油浸式变压器绕组和铁芯完全浸在变压器的油里。绕组和铁芯完全浸在变压器的油里。v干式变压器干式变压器绕组和铁芯由周围的空气直接冷却。绕组和铁芯由周围的空气直接冷却。LOGO第二章第二章 变压器变压器二、变压器的应用二、变压器的应用 变压器在铁路信号设备中得到广泛的应用，如变压器在铁路信号设备中得到广泛的应用，如信号变压器，轨道变压器，道岔表示变压器，信号变压器，轨道变压器，道岔表示变压器，扼流变压器，防雷变压器等。铁路信号用变压扼流变压器，防雷变压器等。铁路信号用变压器，多采用低电压小功率的干式自冷变压器。器，多采用低电压小功率的干式自冷变压器。为适应各种电路的需要，有分级调压的特性。为适应各种电路的需要，有分级调压的特性。LOGO第二章第二章 变压器变压器隔离隔离v在信号电路中如出现接地情况，可能造成电路的错误动在信号电路中如出现接地情况，可能造成电路的错误动作，所以各种电源都要对地绝缘，必须使用双绕组的变作，所以各种电源都要对地绝缘，必须使用双绕组的变压器隔离成对地绝缘系统。压器隔离成对地绝缘系统。变压变压v各种电源都有其所要求的电压数值，要将引入的电压变各种电源都有其所要求的电压数值，要将引入的电压变换为所需要的电压数值，就要用变压器来变压。换为所需要的电压数值，就要用变压器来变压。调压调压v要获得连续可调的电压，需使用自耦变压器来进行调压。要获得连续可调的电压，需使用自耦变压器来进行调压。测量测量v用电流互感器来扩大电流表的量程。用电流互感器来扩大电流表的量程。LOGO第二章第二章 变压器变压器三三、变压器的基本结构、变压器的基本结构v变压器的主要部件是变压器的主要部件是铁铁心心和和绕组绕组。1、铁、铁心心v有铁有铁心心柱和铁轭两部分组成，心柱上套装绕组，铁轭则柱和铁轭两部分组成，心柱上套装绕组，铁轭则作为闭合磁路之用。作为闭合磁路之用。（1）铁）铁心心材料材料v由高导磁系数的硅钢片叠成或者卷成。由高导磁系数的硅钢片叠成或者卷成。（2）铁）铁心心形式形式v铁铁心心的结构的基本形式有芯式和壳式两种。的结构的基本形式有芯式和壳式两种。（3)铁铁心心叠装叠装v铁铁心心叠装方式有对装式和叠装式两种。叠装方式有对装式和叠装式两种。LOGO第二章第二章 变压器变压器2、绕组、绕组v绕组是变压器的电路部分。对它的电气性能、绕组是变压器的电路部分。对它的电气性能、耐热性能以及机械强度都有严格的要求，以保耐热性能以及机械强度都有严格的要求，以保证足够的使用年限。证足够的使用年限。（1）绕组材料）绕组材料v一般采用涂高强度绝缘漆的扁（或圆）铜线。一般采用涂高强度绝缘漆的扁（或圆）铜线。（2）绕组形式）绕组形式v变压器接于高压电网的绕组称为高压绕组，接变压器接于高压电网的绕组称为高压绕组，接于低压电网的绕组称为低压绕组。从高、低压于低压电网的绕组称为低压绕组。从高、低压绕组的相对位置来看，变压器绕组壳布置成同绕组的相对位置来看，变压器绕组壳布置成同心式和交叠式两类。心式和交叠式两类。LOGO第二章第二章 变压器变压器四四、变压器的额定值变压器的额定值v变压器的额定值主要有：变压器的额定值主要有：1、额定容量、额定容量Se，是变压器的额定视在功率，以，是变压器的额定视在功率，以VA或或kVA表示。对三相变压器而言是指三相容量之和。通常表示。对三相变压器而言是指三相容量之和。通常把原、副绕组的额定容量设计得一样大。把原、副绕组的额定容量设计得一样大。2、额定电压、额定电压Ue，是变压器空载时在额定分接下各绕组端，是变压器空载时在额定分接下各绕组端电压的保证数值，以电压的保证数值，以V或者或者kV为单位。三相变压器的额为单位。三相变压器的额定电压指的是线电压。定电压指的是线电压。3、额定电流、额定电流Ie，是根据额定容量和额定电压计算出来的，是根据额定容量和额定电压计算出来的电流值，以电流值，以A为单位。为单位。4、额定频率、额定频率f e，我国规定标准工业用点的频率为，我国规定标准工业用点的频率为50Hz。v此外，还有额定情况下的此外，还有额定情况下的效率、温升效率、温升等。等。LOGO第二章第二章 变压器变压器五五、变压器的运行特性、变压器的运行特性v运行特性主要有外特性和效率特性。外特性：电源电压运行特性主要有外特性和效率特性。外特性：电源电压和负载的功率因数为常值时，变压器副边端电压与负载和负载的功率因数为常值时，变压器副边端电压与负载电流的变化关系，即电流的变化关系，即U2=f(I2)。效率特性是指在电源。效率特性是指在电源电压和负载的功率因数为常值时，变压器的效率与负载电压和负载的功率因数为常值时，变压器的效率与负载电流的变化关系，即电流的变化关系，即/f(I2)。变压器性能的主要指标。变压器性能的主要指标是电压是电压变化率变化率和和效率效率。1.变化率变化率 U%=(U20-U2)/U2e100%2.效率效率 是指输出的有功功率与输入的有功功率之比用百分是指输出的有功功率与输入的有功功率之比用百分值来表示，即值来表示，即=(P2/P1)100%LOGO第二章第二章 变压器变压器六六、变压器的并联运行变压器的并联运行v所谓并联，就是将两台以上变压器的原、副绕组分别并所谓并联，就是将两台以上变压器的原、副绕组分别并联到原、副边的母线上。联到原、副边的母线上。1、并联运行的优点、并联运行的优点（1）提高供电的可靠性。）提高供电的可靠性。（2）可根据负荷情况，调整变压器的台数，以提高运行效）可根据负荷情况，调整变压器的台数，以提高运行效率。率。（3）减小了总的备用量，可随着用电量的增加，分期分批）减小了总的备用量，可随着用电量的增加，分期分批安装变压器。安装变压器。2、变压器并联运行的条件、变压器并联运行的条件 (1)各变压器的额定电压、变比相等。各变压器的额定电压、变比相等。(2)各变压器的连接组别相同。各变压器的连接组别相同。(3)各变压器的短路抗阻相等。各变压器的短路抗阻相等。LOGO第二章第二章 变压器变压器七七、变压器的过渡过程变压器的过渡过程v按现象来分，变压器的过度过程基本上可分为过按现象来分，变压器的过度过程基本上可分为过电流和过电压两种。电流和过电压两种。1、过电流现象、过电流现象v通常在空载接入电网和副边突然短路时产生过流通常在空载接入电网和副边突然短路时产生过流现象。现象。LOGO第二章第二章 变压器变压器（1）变压器空载时合闸的暂态电流）变压器空载时合闸的暂态电流v变压器稳态运行时，空载电流仅为额定电流的变压器稳态运行时，空载电流仅为额定电流的3%10%。但将副边开路的变压器并入电网时，会发。但将副边开路的变压器并入电网时，会发生原边电流的瞬时冲击，然后进入稳态运行。这个冲击生原边电流的瞬时冲击，然后进入稳态运行。这个冲击性的合闸电流往往可达额定电流的性的合闸电流往往可达额定电流的68倍。倍。（2）突然短路）突然短路v运行中的变压器其副边突然短路时，因原边仍接在额定运行中的变压器其副边突然短路时，因原边仍接在额定电压的电源上，所以它的短路电流相当大，可为额定电电压的电源上，所以它的短路电流相当大，可为额定电流的流的2530倍，此电流对变压器有较大的破坏作用。倍，此电流对变压器有较大的破坏作用。v尽管突然短路的过渡过程为时甚短，但很大的冲击电流尽管突然短路的过渡过程为时甚短，但很大的冲击电流将使变压器绕组收到很大的电磁作用力而被破坏；若延将使变压器绕组收到很大的电磁作用力而被破坏；若延续时间较长，可使绕组发热过剧，续时间较长，可使绕组发热过剧，损损坏绝缘。坏绝缘。LOGO第二章第二章 变压器变压器2、过电压现象、过电压现象v电压超过了最大工作电压都可称为过电压，但电压超过了最大工作电压都可称为过电压，但通常把过电压理解为周期性或者非周期性的短通常把过电压理解为周期性或者非周期性的短时间冲击电压。过电压产生于以下情况：时间冲击电压。过电压产生于以下情况：（1）操作过电压：当变压器接入电网或从电网上）操作过电压：当变压器接入电网或从电网上断开时，伴随着系统的电磁能量的急剧变化而断开时，伴随着系统的电磁能量的急剧变化而变化。变化。（2）故障过电压：系统中发生短路或间歇接地而）故障过电压：系统中发生短路或间歇接地而产生。产生。（3）大气过电压：由于雷电直接打在输电线上或）大气过电压：由于雷电直接打在输电线上或雷电在输电线上感应而产生。雷电在输电线上感应而产生。LOGO第二章第二章 变压器变压器v为了进行过压防护，一般采用以下措施：为了进行过压防护，一般采用以下措施：（1）避雷器防护避雷器防护：用以防护变压器受到超过其绝：用以防护变压器受到超过其绝缘所保证的脉冲强度的电压波的冲击。缘所保证的脉冲强度的电压波的冲击。（2）加强绝缘加强绝缘：除加强高压绕组对地绝缘外，还：除加强高压绕组对地绝缘外，还要加强首末两端线匝的匝间绝缘，以承受瞬变开要加强首末两端线匝的匝间绝缘，以承受瞬变开始时及震荡过程中的较高电压。始时及震荡过程中的较高电压。（3）静电防护静电防护：即采用电容补偿的方法使头几个：即采用电容补偿的方法使头几个线匝间的电压大大降低及减弱震荡，从而使绕组线匝间的电压大大降低及减弱震荡，从而使绕组绝缘免遭击穿。绝缘免遭击穿。LOGO第二章第二章 变压器变压器八、变压器的维修、变压器的维修v在运行中对变压器进行监视和为何，是及早发在运行中对变压器进行监视和为何，是及早发现问题保证安全运行的重要工作，也是防止事现问题保证安全运行的重要工作，也是防止事故的发生和扩大的有效措施。检查内容如下：故的发生和扩大的有效措施。检查内容如下：（1）变压器有无异常声音。）变压器有无异常声音。（2）各引线接头有无松动及跳火情况。）各引线接头有无松动及跳火情况。（3）断路器是否完好。）断路器是否完好。（4）变压器的温升是否超过规定标准。）变压器的温升是否超过规定标准。LOGO第二章第二章 变压器变压器v变压器在运行中的不正常状态以及原因如下：变压器在运行中的不正常状态以及原因如下：（1）变压器的嗡声很大，主要是铁芯硅钢片未夹）变压器的嗡声很大，主要是铁芯硅钢片未夹紧所致。紧所致。（2）在正常的负荷和冷却条件下，变压器过热、）在正常的负荷和冷却条件下，变压器过热、冒烟、和局部发生弧光。原因有，铁芯穿过螺栓冒烟、和局部发生弧光。原因有，铁芯穿过螺栓绝缘损坏。铁芯硅钢片间绝缘损坏，高低压绕组绝缘损坏。铁芯硅钢片间绝缘损坏，高低压绕组间短路，引出线混线及过负荷等。间短路，引出线混线及过负荷等。（3）变压器断路器脱扣，应先检查变压器本身有）变压器断路器脱扣，应先检查变压器本身有无短路等异常情况，再查找外部故障，待故障排无短路等异常情况，再查找外部故障，待故障排除后，在投入运行。除后，在投入运行。LOGO第二章第二章 变压器变压器第二节第二节 三相变压器三相变压器v三相交流电的电压变换可采用以下两种方式，三相交流电的电压变换可采用以下两种方式，v一是各相分别联接一个单相变压器组成变压器组，一是各相分别联接一个单相变压器组成变压器组，称为三相组式变压器，或称为三相变压器组；称为三相组式变压器，或称为三相变压器组；v二是有一个三相共用铁芯的三相变压组。二是有一个三相共用铁芯的三相变压组。LOGO第二章第二章 变压器变压器一、三相变压器的特点一、三相变压器的特点v与单相变压器相比，三相变压器的特点是：与单相变压器相比，三相变压器的特点是：1、三相变压器的磁路是由铁轭把三个心柱连在一起而、三相变压器的磁路是由铁轭把三个心柱连在一起而组成的，各相磁路互相依存，都以另外两相的磁路作组成的，各相磁路互相依存，都以另外两相的磁路作为各自的回路。为各自的回路。2、三相变压器的原边和副边可用不同的方法联接，形、三相变压器的原边和副边可用不同的方法联接，形成多种联接组别，不同的联接组别，使原边，副边相成多种联接组别，不同的联接组别，使原边，副边相对应的线电压之间有不同的相位差。对应的线电压之间有不同的相位差。3、三星变压器的相电势波形与绕组接法、磁路系统有、三星变压器的相电势波形与绕组接法、磁路系统有密切关系，相电势的畸变与变压器的磁路系统及磁路密切关系，相电势的畸变与变压器的磁路系统及磁路的饱和程度有关。的饱和程度有关。LOGO第二章第二章 变压器变压器二、三相变压器的结构二、三相变压器的结构1.三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统2.三相芯式变压器的磁路系统三相芯式变压器的磁路系统v和三相变压器组相比，三相变压器的优点是：效和三相变压器组相比，三相变压器的优点是：效率高、材料消耗少、价格较低、占地小、维护简率高、材料消耗少、价格较低、占地小、维护简便，因而应用很广泛。便，因而应用很广泛。LOGO第二章第二章 变压器变压器三、三相变压器的绕组联接三、三相变压器的绕组联接v星形接法：三相绕组的三个末端连在一起，而把星形接法：三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首段引出来，就是星形接法。它们的首段引出来，就是星形接法。v三角形接法：把一相绕组的末端和另一相绕组的三角形接法：把一相绕组的末端和另一相绕组的首段连在一起，顺次联接成一闭合回路，就是三首段连在一起，顺次联接成一闭合回路，就是三角形接法。角形接法。LOGO第二章第二章 变压器变压器第三节第三节 电流互感器电流互感器v互感器是测量用的变压器，又称仪用电压器，用互感器是测量用的变压器，又称仪用电压器，用来扩大仪表的测量范围，有电压互感器和电流互来扩大仪表的测量范围，有电压互感器和电流互感器两种，信号电源中只使用了后者。感器两种，信号电源中只使用了后者。v测量大电流时，因为导线周围产生的磁场会对仪测量大电流时，因为导线周围产生的磁场会对仪表带来附加影响，故不能采用直接式电流表，用表带来附加影响，故不能采用直接式电流表，用分流器来扩大量限时，分流电阻的功耗颇大，故分流器来扩大量限时，分流电阻的功耗颇大，故通常用电流互感器来扩大电流表的限量。通常用电流互感器来扩大电流表的限量。LOGO第二章第二章 变压器变压器v使用电流互感器有以下好处使用电流互感器有以下好处：1、可使测量仪表与高压装置绝缘，保证了、可使测量仪表与高压装置绝缘，保证了人身安全。人身安全。2、可避免电路中的短路电流直接流经仪表，、可避免电路中的短路电流直接流经仪表，以免损坏。以免损坏。3、可使测量仪表标准化。、可使测量仪表标准化。4、与被测对象电气隔离，不会干扰被测对、与被测对象电气隔离，不会干扰被测对象。象。LOGO第二章第二章 变压器变压器1 1铁芯，副绕组的一端要接地铁芯，副绕组的一端要接地2 2在原边接通电源时，副边电路在原边接通电源时，副边电路不得开路不得开路3 3原绕组所接入的被测电路的电原绕组所接入的被测电路的电网电压不得超过其额定电压等网电压不得超过其额定电压等级级v使用电流互感器时必须注意以下各点：使用电流互感器时必须注意以下各点：LOGO第二章第二章 变压器变压器v 作业：作业：1、一台单相变压器，、一台单相变压器，Se=5kVA，U1e/U2e=220/6，求原、副绕组的额定电，求原、副绕组的额定电流。流。2、使用电流互感器应注意些什么？为什么？、使用电流互感器应注意些什么？为什么？LOGO