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变压器技术培训教程变压器技术培训教程全有文档 ldflover 第一章第一章 变压器的根本任务原理和变压器的根本任务原理和构造构造教学要求教学要求(1)    了解了解变压器的用途、分器的用途、分类(2)    了解了解变压器的主要构造器的主要构造(3)    掌握掌握变压器的根本任器的根本任务原理原理(4)    掌握掌握变压器的器的额定参数定参数第一章第一章 变压器的根本任务原理和构造变压器的根本任务原理和构造§1-1  变压器在器在电力系力系统中的运用中的运用§1-1  变压器在器在电力系力系统中的运用中的运用1.1.电力传输电力传输 2.2.变压器的容量变压器的容量 §1-2 变压器的根本任务原理及分类Ø 根本任务原理构造：构造：原原绕组，或一次，或一次绕组，，简称称为原原边或一次下角下角标以以“1〞，如〞，如 u1 等副副绕组，或二次，或二次绕组，，简称称为副副边或二次下角下角标以以“2〞，如〞，如 u2 等§1-2  变压器的根本任器的根本任务原理及分原理及分类Ø 根本任务原理任务原理：任务原理： 只需适当改动绕组的匝数，就可以改动原副边电动势之比以到达改动电压的目的。

这就是变压器的根本任务原理 §1-2 变压器的根本任务原理及分类Ø 变压器的分类按用途分：按用途分：按相数分：单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器按绕组方式分：干式变压器干式变压器油浸式变压器油浸式变压器按冷却介质分:强迫油循环电力变压器强迫油循环电力变压器按铁心方式分：§1-3变压器的根本构造§1-3 变压器的根本构造§铁心铁心§  作用：磁路的构成部分为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗，作用：磁路的构成部分为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗，铁心均用铁心均用0.35－－0.5mm厚的热轧或冷轧硅钢片叠成，片间涂以厚的热轧或冷轧硅钢片叠成，片间涂以0.01~0.013mm厚的漆膜，以防止片间短路厚的漆膜，以防止片间短路 §绕组绕组§  作用：电路的组成部分，用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或作用：电路的组成部分，用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或圆线绕成圆线绕成 感应电势、经过电流、实现机电能量转换感应电势、经过电流、实现机电能量转换 §绝缘构造绝缘构造§  作用：实现变压器的绝缘，包括外部绝缘和内部绝缘作用：实现变压器的绝缘，包括外部绝缘和内部绝缘§油箱和其它附件油箱和其它附件 §   作用：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压作用：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。

是冷却介质低低压高高压§1-4 变压器的额定值§额定容量额定容量§       指在额定形状下变压器的视在功率．额定容量以指在额定形状下变压器的视在功率．额定容量以伏安伏安(VA)、千伏安、千伏安(KVA)或兆伏安或兆伏安(MVA)为单位对三为单位对三相变压器，额定容量指三相的总容量相变压器，额定容量指三相的总容量§额定电压额定电压§       以伏〔以伏〔V〕或千伏〔〕或千伏〔kV〕为单位对三相变压器，〕为单位对三相变压器，额定电压指线电压额定电压指线电压§额定电流额定电流§        以安〔以安〔A〕或千安〔〕或千安〔kA〕为单位对三相变压器，〕为单位对三相变压器，额定电压指线电流额定电压指线电流§额定频率额定频率§        以赫兹〔以赫兹〔Hz〕为单位我国额定工频为〕为单位我国额定工频为50Hz§1-4 变压器的额定值3〕双绕组变压器原、副边容量按相等进展设计〕双绕组变压器原、副边容量按相等进展设计4〕〕U1N指电源加到变压器原边的电压；指电源加到变压器原边的电压； U2N指原边加指原边加上额定电压时的副边开路电压，空载电压，副边电流为上额定电压时的副边开路电压，空载电压，副边电流为零零5〕分析变压器和电机时，所说的负载普通是指电流而不〕分析变压器和电机时，所说的负载普通是指电流而不是阻抗是阻抗留意：1〕额定任务形状下变压器的效率、温升等数据，均属于额定值 2) 除额定值以外，铭牌上还标有变压器的相数，结合组标号和绕组结合图、阻抗电压等 型号 型号表示一台变压器的构造、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为如OSFPSZ-250000/220阐明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。

第二章 变压器的运转分析教学要求教学要求(1) 根本方程式、相量图和等效电路图根本方程式、相量图和等效电路图(2) 变压器的折合算法变压器的折合算法(3) 标么值标么值(4) 运转性能运转性能§2-1 变压器各电磁量的规定正方向     所谓规定正方向，就是用一箭头表示该电磁量为正时之方向所谓规定正方向，就是用一箭头表示该电磁量为正时之方向这些箭头并不表示某一瞬间各物埋量的实践方向，它们只起指这些箭头并不表示某一瞬间各物埋量的实践方向，它们只起指路牌的作用路牌的作用    假设某一物理量与规定正方向一致，那么为正，反之，那么假设某一物理量与规定正方向一致，那么为正，反之，那么为负换言之，假设所求出之值为正，那么阐明所求瞬间的实为负换言之，假设所求出之值为正，那么阐明所求瞬间的实践方向与规定正方向一致；反之践方向与规定正方向一致；反之第二章 变压器的运转分析运转：稳态,暂态 稳态:对称,非对称 对称:空载,负载§2-1 变压器各电磁量的规定正方向Ø U1——从A到X的电压降方向I1 ——由A流入原绕组方向这种规定称为“电动机惯例〞Φ——原边正向电流按右手螺旋产生正向磁通的方向E1 ——习惯上取与电流I1 正方向一致根据楞次定律 ：原边：§2-1 变压器各电磁量的规定正方向Ø 副边：I2 ——与E2规定正方向一致，即由a流入副绕组的方向。

U2 ——从x到 a的电压降方向这种规定称为“发电机惯例〞§2-2 变压器的空载运转 一、一、电磁磁过程分析程分析以单相为例: 空载定义:§2-2 变压器的空载运转 二、磁二、磁场分析分析1.主磁场 2.漏磁场路经，作用，特点§2-2 变压器的空载运转Ø 二、磁场分析综上可知，主磁通和漏磁通的性质不同，主要表如今：综上可知，主磁通和漏磁通的性质不同，主要表如今： 1 1〕〕 由于铁磁资料存在饱和景象，主磁通与建立它的电流由于铁磁资料存在饱和景象，主磁通与建立它的电流 i0 i0之之间成非线性关系；而漏磁通由于主要沿非铁磁资料闭合，它与间成非线性关系；而漏磁通由于主要沿非铁磁资料闭合，它与电流电流i0i0坚持线性关系坚持线性关系 2 2〕〕 在电磁关系上，主磁通在原、副绕组内感应电动势，副方在电磁关系上，主磁通在原、副绕组内感应电动势，副方假设接上负载，那么在电动势作用下向负载输出电功率，所以假设接上负载，那么在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通起传送能量的作用；漏磁通仅在原边感应电动势，只起主磁通起传送能量的作用；漏磁通仅在原边感应电动势，只起电压降的作用，不能传送能量。

电压降的作用，不能传送能量 §2-2 变压器的空载运转Ø 三、感应电动势分析 推导： 1、主磁通感应电动势1、主磁通感应电动势〔主电势〕变压器的变比：在变压器中，原边电动势变压器的变比：在变压器中，原边电动势E1E1和副边电动势和副边电动势E2E2之之比称为变压器的变比，用比称为变压器的变比，用k k表示，即：表示，即： 讨论：：1〕〕变压器的器的变比等于原、副比等于原、副绕组的匝数比当的匝数比当变压器空器空载运运转时，，由于原由于原边U1 ≈ E1 ，副，副边空空载时的的电压  U20 ≈ E2 ，故可近似的用原、副，故可近似的用原、副边的的电压之比作之比作为变压器的器的变比       2 2〕对三相变压器来说，变比是指相电动势的比值，近似为相电压的〕对三相变压器来说，变比是指相电动势的比值，近似为相电压的比值务必留意！比值务必留意！§2-2 变压器的空载运转Ø 2、漏电动势分析推导：四、电动势和电流分析a.  漏电势和电流关系漏电势和电流关系 ：：留意：漏磁通经非铁磁资料闭合，与空载电流成线性关系相量之比等于留意：漏磁通经非铁磁资料闭合，与空载电流成线性关系。

相量之比等于数值之比数值之比b.  主电势和电流关系主电势和电流关系 ：：c.电动势平衡方程式五、空载电流分析 1. 1. 空载电流的大小和相位空载电流的大小和相位变压器的空载电流可视为由两部分组成： 磁化分量I0r：它的作用是产生主磁通，是空载电流的无功分量它与主磁通同相位 铁耗分量I0a ：它和电动势产生的有功功率供应铁耗，是空载电流的有功分量它与电压降〔-E1〕 同相位§2-2 变压器的空载运转 1. 空载电流的大小和相位空载电流的大小除决议于外加电压、原绕组匝数外，还取决于铁心材科性质〔包括磁导率和损耗〕尺寸及饱和程度,其大小可经过一等效电路来阐明．  1. 空载电流的大小和相位图中：rm称为铁耗等效电阻或激磁电阻它是表征铁心损耗的一个等效参数，空载电流I0在rm上产生的损耗等于铁耗，即：xm称为激磁电抗，它是对应于主磁通的电抗 Xm与主磁路的磁导成正比，因此它是表征铁心磁化性能的一个参数由于主磁路存在饱和景象， xm不是常数由等效电路可知：§2-2 变压器的空载运转I0的大小由于主磁通远远多于漏磁通，所以xm>> x1 ，或Zm>>Z1当忽略铁耗时，空载电流的大小为：§2-2 变压器的空载运转 1. 空载电流的大小和相位由于xm>>rm ，所以接近于90。

 2. 空载电流的波形不思索铁耗和饱和 思索饱和 思索饱和 讨论：尖顶波的激磁电流可分解为基涉及3，5，7等一系列奇次谐波，除基波外，主要是三次谐波采用等效正弦波的概念§2-2 变压器的空载运转六、变压器空载运转时的方程式、相量图和等效电路 1. 五个根本方程式讨论：变压器空载时功率因数很低，这是由于空载电流根本上是一个感性无功电流，即变压器在任务时要从电网吸收一个滞后的无功电流进展激磁§2-2 变压器的空载运转 3. 等效电路结论：1〕在忽略漏阻抗压降的情况下，主磁通 Φm的大小取决于电源电压、频率和原绕组的匝数，而与磁路所用资料性质和尺寸根本无关2〕磁路的资料性质、尺寸只决议产生Φm所需激磁电流I0的大小，资料的导磁性能愈好，磁路截面积愈大，那么I0愈小3)磁路的饱和程度不仅影响激磁电流I0的大小，而且影响激磁电流的波形，磁路愈饱和，那么激磁电流愈大，而且波形愈尖4)在铁芯变压器里，由于有铁耗， 与 不同相位，它们之间的夹角主要决议于铁耗的大小2.3 变压器的负载运转一、 负载运转时的电磁关系变压器一次侧接在额定电压的交流电源上，二次接上负载的运转形状，称为负载运转。

§2-3 变压器的负载运转 二. 磁动势分析变压器的磁动势关系，或称为磁动势平衡关系§2-3 变压器的负载运转§2-3 变压器的负载运转1〕变压器负载运转时，原边电流可以看成由两个分量组成:激磁分量 :产生主磁通负载分量 :产生磁动势 ，抵消副边磁动势 ，从而 根本保证激磁磁动势 不变2〕变压器经过电磁感应作用进展能量传送的原理：假设忽略原绕组的漏磁压降负载时原绕组从电网添加输入的一部分电功率传送到副绕组，变为副绕组获得的电功率三、负载运转时根本方程式、等值电路1. 电动势平衡方程式2. 七个根本方程式§2-3 变压器的负载运转３、等效电路：§2-3 变压器的负载运转四、变压器的归算值〔匝数折合〕§2-3 变压器的负载运转１.匝数折合折合原那么：1)原边电路情况不变，即主磁场 不变；2)副边对原边的影响不变，即副边的磁动势不变；3)有功和无功损耗不变折合方法：用一匝数与一次绕组匝数一样的二次绕组替代真实二次绕组折合后变化规律：１)凡是单位为伏的物理量〔电动势、电压等〕的归算值等于其原来的数值乘以k；2)凡是单位为欧姆的物理量〔电阻、电抗、阻抗等〕的归算值等于其原来的数值乘以k2；3)电流的归算值等于原来数值乘以1/kØ2.折合后变压器的等效电路、方程式、相量图§2-3 变压器的负载运转3.相量图§2-3 变压器的负载运转３.近似〔简化〕等效电路 §2-3 变压器的负载运转简化等效电路： 式中：rk、xk和Zk分别称为变压器的短路电阻、短路电抗和短路阻抗。

讨论：由简化等效电路可知，，当发生稳态短路时，短路电流，这个电流很大，可达额定电流的10～20倍§2-3 变压器的负载运转Ø 简化后相量图讨论：运用根本方程式作出的向量图在实际上是有意义的，但实践运用较为困难由于，对曾经制造好的变压器，很难用实验方法把原、副绕组的漏电抗 和 分开因此，在分析负载方面的问题时，常根据简化等效电路来画相量图，如图2-18所示 §2-3 变压器的负载运转结论：根本方程式、等效电路和相量图是分析变压器运转的三种方法根本方程式概括了变压器 中的电磁关系，而等效电路和相量图是根本方程式的另一种表达方式，因此三者之间是一致的，终究取哪一种表达方式，那么视其详细情况而定．进展定量计算时，等效电路比较方便；讨论各物理量之间大小和相位关系时，相量图比较方便 五、变压器的功率平衡关系§2-4 变压器的参数测定Ø 1、空载实验1〕实验目的：求出变比k 、空载损耗p0和激磁阻抗Zm2〕实验原理图：§2-4 变压器的参数测定Ø 空载实验3〕实验步骤：进展实验时，高压边开路，低压边加上额定电压U1N，丈量副边电压U20 、空载电流I0及空载输入功率p0 4〕参数计算：5〕绘制空载特性曲线Ø 空载实验〔讨论〕：1〕空载实验时，外加电压和感应电动势都到达额定值，输入功率p0几乎全部供应铁耗pfe。

于是 p0 ≈ pfe2〕变压器空载时的总阻抗为Z0= Z1+ Zm，由于Zm>> Z1，因此：3〕假设是三相变压器，在计算激磁阻抗时，都要用一相的功率、电压和电流值来计算 4〕由于激磁阻抗Zm随外加电压的大小而变化，空载实验应在额定电压下进展 5〕实验是在低压侧进展的，故测得的参数是归算到低压方的数值，假设需求归算到高压侧，那么必需乘以k2 §2-4 变压器的参数测定2、短路实验1) 实验目的：求出负载损耗pk、短路阻抗Zk和短路电压uk 2) 实验原理图：Ø 短路实验 实验步骤：进展实验时，副边短路 实验时所加电压必需比额定电压低得多 原边电流到达额定值为止丈量电压Uk，原边电 流Ik，和输入功率pk参数计算：§2-4 变压器的参数测定本卷须知：为了便于丈量，稳态短赂实验通常将高压绕组接到电源，低压绕组直接短路短路特性曲线Ø 短路实验讨论：1〕稳态短路实验时，当原绕组电流达额定值，绕组中的铜损耗相当于额定负载时的铜耗 当副边短路而原边电流为额定值时，外加电压很低，铁心里的主磁通很小，激磁电流以及铁耗可以忽略，因此稳态短路测出的损耗称为负载损耗 2〕测得的电阻必需换算到基准任务温度时的数值，根据国家标 准规定，油浸电力变压器和电机的绕组应换算由75℃的数值 3〕假设是三相变压器，在计算激磁阻抗时，都要用一相的功率、电压和电流值来计算 4〕稳态短赂实验通常将高压绕组接到电源，低压绕组直接短路Ø 阻抗电压是短路阻抗与原边额定电流的乘积用原边额定电压的百分数表示，即 ：短路电压。

它的有功分量ukr无功分量ukx分别为 :§2-5 标么值〔p.u值〕Ø 标么值标么值：在工程计算中，把这些物理量表示成与某一选定的同单位的基值之比的方式，称为标么值即标么值的表示方法：常取额定值作为基值在各物理量原来的符号右上角加上*号以表示该物理量的标么值中选用额定值为基值时，原、副边电压、电流的标么值为:Ø 标么值原、副绕组阻抗的基值分别取 相应的原、副绕组漏阻抗的标么值为 ：即：阻抗的标么值等于额定电流在阻抗上产生的电压降的标么值 采用标么值具有以下优点：1〕不论变压器的容量相差多大，用标幺值表示的参数及性能数据变化范围很小，这就便于对不同容量的变压器进展比较 ２〕在三相变压器中，实践值和基值相线值一致，线值和相值的标么值是相等的３〕用标么值表示时，归算值和未归算值相等例如：采用标么值具有以下缺陷：标幺值的缺陷是没有单位，因此物理概念不明确，而且失去了利用量纲关系来检查某些计算好能否正确的能够性例2-1 见教材p59页 4〕采用标幺值后，各物理量的数值简化了采用标么值， 各物理量额定值的标么值等于1，计算更加简便 采用标么值后，某些物理量具有一样的数值，例如：§2-6 变压器的运转性能Ø1、变压器的电压调整率当原边接在额定频率和额定电压的电网上，空载时副边电压U20与在给定负载功率因数下副边电压U2的算术差，用副边额定电压的百分数表示的数值，即:电压调整率是表征变压器运转性能的重要数据之一，它反映了变压器供电电压的稳定性。

§2-6 变压器的运转性能1、 变压器的电压调整率假设思索 与 的差别，那么电压调整率为：§2-6 变压器的运转性能l讨论：1〕β＝I1/I1N= I2/I2N称为负载系数，额定负载时， β＝1；l 2〕电压调整率随着负载电流的添加而正比添加，此外还与短路阻抗和负载的功率因数有关l l　　　3) 故在纯电阻负载时，电压调整率很小在感性负载时，ΔU为正值.l 假设负载为容性，在 ΔU为负值，即负载时副边电压反而比空载电压高Ø 2、变压器的损耗与效率变压器产生的损耗：负载损耗和铁耗阐明：1〕负载损耗与负载电流的平方成正比，因此负载损耗又称可变损耗 2〕铁耗近似正比于Bm2，在已制成的变压器中近似正比于U12 由于变压器的原边电压普通坚持为U1 ＝U1N ，故铁耗又称为不变损耗 Ø 2、变压器的损耗与效率输出功率和输入功率之比就是效率，即： 为简便起见，计算时作以下假定〔满足工程实践要求〕：1〕计算P2时，忽略负载时U2的变化即以为：2〕以为负载时的铁耗等于额定电压下的空载损耗p0，即以为从空载到负载， 主磁通根本不变，Pfe≈ P0 ＝常数3〕以为额定负载时的负载损耗等于额定电流时的短路损耗。

§2-6 变压器的运转性能Ø 变压器的损耗与效率变压器效率也是表征变压器性能的重要目的，它表征变压器运转的经济性Ø 变压器的损耗与效率讨论：1〕η＝f(β)曲线，称为效率特性，空载时输出功率为零，所以η＝0 负载小时，空载损耗p0占输出功率的百分数较大，效率很低负载添加时，P2添加,η上升当超越某一负载时，与β2 成正比的负载损耗添加很快，效率反而下降这样，效率有一最大值 Ø 变压器的损耗与效率由于变压器长期接路上，铁耗总是存在的，负载损耗随负载变化而变化，故铁耗小对全年的平均效率有利普通变压器的最大效率发生在β＝0.5～0.6左右最大效率条件为：即当不变损耗等于可变损耗时，效率到达最大值本章小结§根据变压器内部磁场的实践分布情况和所起的作用不同，把磁通分为主磁通和 漏磁通两部分主磁通沿铁心闭合，在原、副线圈内感应电动势，起传送能量 的媒介作用；漏磁统统过非铁磁资料闭合，只起电抗压降作用，而不直接参与能量传送§在变压器中主要存在电动势平衡和磁动势平衡两个根本电磁关系，负载变化对原边的影响就是经过副边磁动势起作用的§在变压器中，既有电路问题，又有磁路问题，且磁路和电路之间以及原边电路和副边电路之间又有磁的联络。

为了把磁场的问题转化成电路问题，引入了电 路参数－激磁阻抗Zm、漏电抗x1和x2 ，再经过归算，变压器中的电磁关系就可 以用一个原、副边之间有电流联络的等效电路来替代§  分析变压器内部的电磁关系可采用三种方法，根本方程式、等效电路和相量 图 根本方程式是电磁关系的一种数学表达式，相量图是根本方程式的一种图形表示法，而等效电路是从根本方程式出发用电路来模拟实践变压器，因此，三者完全一致，知道了其中一种就可以推导出其它两种由于解方程式组比较复杂， 在实践任务中，如作定性分析可采用相量图，如作定量计算，那么采用等效电路 无论列根本方程式、画相量图和等效电路，都必需首先规定各物理量的正方向 正方向规定的不同，方程式中各物理量的符号和相量图中各相量方向也不同§激磁电抗Xm、漏电抗x1和x2是变压器的重要参数，电路中的每一个电抗都于磁 场中的一个磁通相对应对应于主磁通Xm，漏电抗x1和x2那么分别对应于原、副 绕组的漏磁通，由于主磁通沿铁心闭合，受磁路饱和的影响，故参数Xm不是常 数漏磁通主要经过非磁性物质闭合，根本上不受铁心饱和的影响，所以x1和x2 根本上是常数§电压调整率ΔU和效率η是变压器的主要性能目的。

ΔU的大小阐明了变压器运 行时副边电压的稳定性，效率η那么阐明运转的经济性参数对ΔU和η有很大 的影响，对已制成的变压器，参数可以经过实验测出从电压调整率的观念看， 希望短路阻抗zk*小些，但zk*过小，变压器短路电流过大，短路电磁力亦大因 此国家规范对各种容量变压器的zk*都作了规定，普通而言，容量越大，电压愈 高，zk*亦愈大§本章结论对三相变压器对称运转同样适用，只是研讨其中的一相而已。