变压器结构和原理(精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,变压器的作用,变压器是一种交流电能的变换装置，能将某一数值的交流电压、电流转变为同频率的另一数值交流电压、电流，使电能传输、分配和使用，做到安全经济。,变压器的工作原理,电磁感应原理,有以下关系式：,变压器的种类,升压变压器,降压变压器,电力变压器,特种变压器,互感器,调压变压器,经济长距离传输电能,整流变压器,焊接变压器,利于用户取用,（,1,）铁芯：铁芯是电机、变压器的重要部件。电机、变压器铁芯对材料的基本要求是：在一定频率及磁通密度下具有低的铁芯损耗，和在一定磁场强度下具有高的磁通密度。,变压器的部件,在电机、变压器的发展过程中，曾经采用和目前应用的铁芯材料有：,1.,纯铁、软钢和无硅钢：,涡流、磁滞损耗大,2.,硅钢片：,有热轧、冷轧无取向、冷轧取向之分，现常用的是,0.35mm,的冷轧取向硅钢片,3.,铁镍合金,（坡莫合金）：有铜坡莫合金、钼坡莫合金、铬坡莫合金，因价高，很少采用,4.,铁铝合金：,在小型变压器、控制变压器、互感器和微特电机中得到了应用。,5.,非晶态合金：,已用于冲制变压器铁心、三相电机定子铁心等,6.,微晶合金：,主要用于要求较高的电机、电器中。,电工钢片绝缘层,为了增大电机铁心叠片间的绝缘，减小叠片中的涡流损耗，同时改善电工钢片的焊接、冲剪性能，电工钢片表面都要求有一层绝缘层。,对绝缘层的基本要求是：绝缘电阻高、化学稳定性好、机械强度高、不粘结、耐腐蚀，同时要求绝缘层薄而平整，以提高叠片的叠片系数。,早期电工钢片是没有绝缘层的，后来随着人们对铁心涡流损耗的认识才开始注意电工钢片绝缘层问题。在电机发展史上，电工钢片绝缘伴随冶金、化工等的发展，也出现了许多变化，其主要绝缘方法有：,a,、氧化膜绝缘。,利用钢片在退火过程中形成的氧化膜作为绝缘。这种方式简单、价廉，但绝缘效果欠佳，早期电机、变压器中应用较多，目前仅用于部分小型电机、变压器中。,b,、涂水玻璃绝缘。,水玻璃绝缘便宜，但工艺性差、绝缘膜湿度大。,c,、纸绝缘。,在整张电工钢片的一面粘一层绝缘纸。这种绝缘出现在,19,世纪末期，曾在欧洲等地得到广泛应用。,d,、无机盐涂层。,将电工钢片放在铬酸盐或磷酸盐热溶液中，使之在钢片表面产生一层绝缘膜。,e,、无机漆绝缘。,早期曾采用无机漆（如桐油漆）涂电工钢片两面。,f,、有机漆绝缘。,用合成漆、酚醛树脂、合成树脂等在电工钢片两面涂漆，这是应用最广的绝缘方式。,g,、半有机漆绝缘。,用水溶性或水分散系树脂与无机盐配合后得到的半有机漆，涂刷电工钢片表面。,（,2,）绕组：,绕组是变压器的电路部分，一般采用外包绝缘纸的铜线或铝线绕成，我国变压器大部分采用铝导体，根据线圈绕制的特点分为圆筒式、饼式、连续式、纠结式、螺旋式等几种。,（,3,）油箱和附件：,a,、油箱：支持器身及附件的重量；,b,、油枕：（也称膨胀器或储油器）减少油与空气的接触面，及保证油箱中始终充满油。大中型变压器通常采用隔膜密封装置，以防油质老化；,c,、通气管：（也称吸湿器）内有干燥剂，防止潮气侵入；,d,、油标：观察及监视油位，通常有几根表示不同温度下油面高度的刻度线；,e,、排气管：（也称安全气道或防爆管）当油箱内的压力达到,0.81,个大气压时防爆膜破裂，以免油箱爆裂；,f,、净油器：对油起过滤净化作用，延长油的使用期限，也称滤油器，其中装有吸附剂（硅胶、活性氧化铝等）；,g,、瓦斯继电器：也称气体继电器，安装在油箱和油枕的连接管道中，反映电力变压器的内部故障；,h,、分接开关：通过变换线圈的分接头位置（调节绕组匝数）达到调压的目的，有无载和有载之分；,i,、绝缘套管：保证绕组引出线与油箱的绝缘，常用的有瓷绝缘套管、充油套管、电容式套管等；,j,、温度计：测量监视上层油温，常用的有酒精温度计、气压式温度计、电阻式温度计等（严禁用水银温度计）,k,、底座,变压器油：是石油经炼制加工后（加入油品添加剂，如抗氧化剂、降凝剂等）所得到的一种成品油，具有良好的抗氧化性及良好的电气性能，主要起绝缘、散热的作用，变压器油的牌号是根据其凝固点划分的，如,10,号、,25,号油的凝固点分别为,-10,、,-25,，其代号分别为,DB10,、,DB25,。（油开关油为,DU45,、电缆油为,DL110,）,型号中符号排列顺序,含 义,内 容,类 别,代表符号,1,或末位,线圈耦合方式,自耦降压或升压,O,2,相数,单相,D,S,三相,3,冷却方式,油浸自冷,干式空气自冷,干式浇注绝缘,油浸风冷,油浸水冷,强迫油循环风冷,强迫油循环水冷,J,G,C,F,S,FP,SP,4,线圈数,双线圈,三线圈,S,5,导线材质材料,铝导线,铜导线,L,6,调压方式,有载调压,Z,无励磁调压,加强干式,干式防火,移 动 式,成 套,Q,H,D,T,变压器的型号,电力变压器型号后面的数字部分：斜线左边表示额定容量（千伏安）斜线右边表示一次侧额定电压（千伏）例如：,S,F,S,7,6300,/,110,电压等级（,KV,）,额定容量（,KVA,）,设计序号,三绕组,风冷,三相,变压器的技术参数,（,1,）额定容量：额定工作状态下变压器输出的视在功率保证值，以,KVA,表示，对三相变压器指三相容量之和。变压器的容量规范为,R10,系列，即变压器容量等级之间按 的倍数增加。,（小型,1600,；中型,1600,6300,；大型,8000,63000,；特型,63000,）,（,2,）额定电压：以,KV,表示,（,3,）额定电流：指在额定电压和额定环境温度下各部分温升不超过允许值的长期允许通过电流，单位为,A,（,4,）额定频率：我国规定的标准工业频率为,50Hz,（,5,）空载试验：变压器一次侧施加额定电压、二次侧断开运行，一次绕组通过的电流称空载电流（或励磁电流），通常以额定电流的百分数表示,变压器在空载状态下的损耗称为空载损耗，主要是铁心中的磁滞和涡流损耗，习惯上称为铁损，有时也称为不变损耗，单位为,W,或,KW,。可通过此值分析铁心质量或是否存在有缺陷,（,6,）短路试验：是指二次侧短路、一次绕组通过额定电流的试验，可测量两个数值：阻抗电压（也称短路电压）和短路损耗，分别表示变压器通过额定电流时变压器自身阻抗上产生的电压损耗百分值及电能损耗。习惯上短路损耗又叫铜损或可变损耗，主要反映绕组的性能。,（,7,）连接组别：表示变压器各相绕组的连接方式和一、二次线电压之间的相位关系。为了便于生产和应用，国家标准规定的标准连接组为（双绕组）,Y,，,yn0,、,Y,，,d11,、,YN,，,d11,、,Y,，,y0,及,YN,，,y0,五种,（,8,）冷却方式：表示绕组及箱壳内外的冷却介质和循环方式。主要有：,干式自冷,干式风冷,油浸自冷,油浸风冷,强迫油循环风冷,强迫油循环水冷,强迫油循环导向,水内冷等冷却方式,。,有关变压器运行的几个问题,变压器的运行方式：,（,1,）正常运行方式,额定参数及以下运行，可长期运行；,（,2,）正常过负荷运行方式,负荷超过允许值时的运行，在绝缘和寿命不受影响的前提下，允许运行一定时间（依过负荷前的上层油温定）；,（,3,）事故过负荷运行方式,当电力系统发生事故时，为保证供电可靠性，变压器允许短时过负荷的能力,变压器的允许温度及温升：,A,级绝缘材料的允许温度为,105,，为防止绝缘及寿命受到影响，规定：变压器上层油温最高不超过,95,，而正常运行时，为使油不使过速氧化，上层油温不应超过,85,。而温升则是与周围空气温度的差值。,允许电压波动：如果电源电压的波动不超过,5%,，不论电压分接头在任何位置，变压器可带额定负荷。,变压器的并列运行：,优点,提高供电可靠性及运行的经济性；,条件,（,1,）接线组别相同；,（,2,）变比相同（允许有,0.5%,的差值,（,3,）短路电压相同（允许有,10%,的差值）,变压器的损耗：变压器运行中的损耗有铁芯损耗及绕组损耗，可用公式表示：,式中：,P,0,空载损耗,Pd,短路损耗,负荷率,变压器的运行效率：,与变压器的负荷率及负荷的功率因数有关。,变压器的调压：变压器的电压调整是通过改变绕组的匝数完成的，一般无载的调整范围在,5%,以内，有载的调整范围可达,30%,。,变压器的选择,容量及台数：容量太小，无法保证安全运行；太大，会降低运行效率、功率因数及供电电压质量，并造成容量的浪费。为保证可靠性，变电所一般选用两台,型式的选择：相数、绕组数及连接方式、电压调整方式、冷却方式等。,