變壓器的工作原理損耗銘牌和實驗X頁

1、項 目 二：變壓器的工作原理、損耗、銘牌和實驗變壓器的工作原理、損耗、銘牌和實驗（知識點(diǎn)部分）課題引入：為什么要高壓輸電？電能從發(fā)電廠輸送到用戶，輸電線路電阻RX的損耗pX取決于通過輸電線上的電流l的大小令輸送到用戶的功率P=UIcos 輸出電線上的功率損耗： pX=I2RX=（P /Ucos）2L/S=C*1/U2S -輸電線材料的電阻系數(shù) S-輸電線的截面積 U-輸電線路負(fù)載端電壓 C= P2L/cos2為常數(shù)   說明：若S一定.U升高，損耗PX減少，若PX一定. U 升高，S 減小，故可節(jié)省材料，  則提高送電電壓U ，可達(dá)到減少投資和降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。變壓器的概

2、念：     變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備。它利用電磁感應(yīng)原理，把輸入的交流電壓升高或降低為同頻率的交流輸出電壓，滿足高壓送電、低壓配電及其他用途的需要。變壓器的用途：   變壓器具有變換電壓、變換電流和變換阻抗的作用，具有隔離高電壓或電流的作用，特殊結(jié)構(gòu)的變壓器，還可以具有穩(wěn)壓特性、陡降特性等。一、變壓器的分類 1、按用途不同分類：分為電力變壓器（又可分為升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、廠用變壓器等）;特種變壓器（電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器等);儀用互感器（電壓互感器、電流互感器、電流互感器）;試驗用的高壓變壓器和調(diào)壓器等。2、按繞組結(jié)構(gòu)不同

3、：分為雙繞組、三繞組、多繞組變壓器和自耦變壓器。 3、按鐵心結(jié)構(gòu)不同：分為心式變壓器和殼式變壓器。4、按相數(shù)不同：分為單相、三相、多相（如整流用的六相）變壓器。 5、按調(diào)壓方式不同：分為無勵磁調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。 6、按冷卻方式不同：分為干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻變壓器、充氣式變壓器等。 7、按容量不同：分為小型變壓器容量為630kVA及以下;中型變壓器容量為800kVA6300kVA;大型變壓器容量8000kVA63000kVA;特大型變壓器容量為900000kVA及以上。二、變壓器的工作原理原繞組匝數(shù)為N1，副繞組

4、匝數(shù)為N2。當(dāng)變壓器原繞組通以交流電流時，在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，原、副繞組都產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副繞組的感應(yīng)電動勢相當(dāng)于新的電源，這就是變壓器的基本工作原理。如圖21。理想變壓器：（不計電阻、鐵耗和漏磁） 一次與二次繞組完全耦合，且兩繞組電阻為零，鐵芯中損耗為零，鐵芯的導(dǎo)磁率為無窮大，即磁阻為零。理想變壓器的運(yùn)行：原繞組加電壓，產(chǎn)生電流，建立磁通，沿鐵心閉合分別在原副繞組中感應(yīng)電動勢。 圖21 變壓器的工作原理變壓器的變電壓作用：由于線圈電阻為零，且一次、二次側(cè)繞組完全耦合，故按照圖中的假定正方向下： 結(jié)論：只要改變原、副繞組的匝數(shù)比,就能按要求改變電壓。變壓器的變電流作用：結(jié)論

5、：變壓器在改變電壓的同時,亦能改變電流。變壓器的變阻抗作用圖中，二次側(cè)繞組電路負(fù)載阻抗為：如果從一次側(cè)繞組電路來看，則其大小為：結(jié)論：變壓器在改變電壓的同時,亦能實現(xiàn)對阻抗的變換。本次小結(jié)：1、變壓器是按電磁感應(yīng)原理工作的靜止電氣設(shè)備，它在電力系統(tǒng)中用來傳遞電能、變換電壓和電流，以滿足輸電及用電的要求。在工業(yè)生產(chǎn)中，變壓器還用于整流、電爐、電焊、調(diào)壓、測量與控制等很多方面。2、變壓器的原繞組從交流電源吸收電能傳遞到副繞組供給負(fù)載，鐵心中的磁通是能量傳遞的中介橋梁。變壓器只能傳遞交流電能，而不能產(chǎn)生電能；只能改變交流電壓或電流的大小，不改變頻率；在傳遞過程中幾乎不改變電流與電壓大小的乘積。3、變

6、壓器由鐵心、繞組兩個主要部分組成。鐵心是變壓器的磁路部分。電力變壓器的鐵心一般采用0.35毫米厚的硅鋼片疊裝而成。繞組是變壓器的電路部分，它是用電磁線繞制而成的。電力變壓器還有其他附件，如油箱、油枕、氣體繼電器、防爆管、分接頭開關(guān)、絕緣套管等。附件對繞組與鐵心起散熱、保護(hù)、絕緣等作用，它能保證變壓器安全可靠地運(yùn)行。三、變壓器的損耗變壓器運(yùn)行時將產(chǎn)生損耗，變壓器的損耗分兩大類銅耗 1、基本銅耗2、雜散銅耗鐵耗 1、基本鐵耗2、雜散鐵耗基本銅耗：一、二次繞組內(nèi)電流所引起時的直流電阻損耗。雜散銅耗：主要是由漏磁通所引起的肌膚效應(yīng)，使繞組的有效電阻增大而增加的銅耗。以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗

7、等。銅耗與負(fù)載電流的平方成正比。因此也稱為可變損耗。銅耗與繞組的溫度有關(guān)，一般用77度時的電阻值來計算?；捐F耗：變壓器鐵心中的磁滯與渦流損耗。雜散鐵耗：主要是鐵心接連處由于磁通密度分布不均勻所引起的損耗，和主磁通在鐵軛夾件，油箱等結(jié)構(gòu)部件中所引起的渦流損耗。鐵耗可近似認(rèn)為與或成正比。由于變壓器一側(cè)電壓保持不變。故鐵耗可視為不變損耗。（F不變的前提下） 四、變壓器的效率 1、因變壓器無轉(zhuǎn)動部分，一般效率都很高，大多數(shù)在95%以上。大型變壓器可達(dá)99%。測量變壓器的效率一般不采用直接測P1、P2的方法，因P1與P2相差很小。測量儀器本身的誤差就可能超出次范圍，一般用間接法測量變壓器的效率。即測出

8、各種損耗，再計算效率。考慮到： 令 可得: 在計算效率時作以下假設(shè)：1.額定電壓下空載損耗，且不隨負(fù)載的變化而變化。2、額定電流時的，因銅耗與負(fù)載電流平方成正比，所以任一負(fù)載下的銅耗3、計算時忽略了負(fù)載時的變化，即 因產(chǎn)生最大效率時 對應(yīng)最大效率時負(fù)載電流的標(biāo)幺值為： 通過變壓器空載和短路實驗測取變壓器的勵磁參數(shù)和短路參數(shù)。變壓器中的參數(shù),對變壓器的運(yùn)行性能有直接影響,知道了變壓器的參數(shù),就可繪出等效電路,然后繪出等效電路,然后可以運(yùn)用等效電路分析計算, 可通過空載試驗來確定. 可以通過試驗確定,這兩個試驗是變壓器的主要試驗項目.五、空載實驗注:用大寫字母表示高壓端,小字母表示低壓端.空載試驗

9、可在任一邊作.但考慮到空載試驗所加電壓較高,其電流較小,為試驗的安全和儀器儀表選擇方便,一般在低壓側(cè)作.如圖22。圖22 變壓器開了路試驗的接線圖測定方法:在低壓方加U1.高壓側(cè)開路.都取Im,Po,U2o由空載試驗等效電路可知: 可近似認(rèn)為Zo=Zm 注:1、此時測得的值為歸算到低壓側(cè)的值,如需歸算到高壓側(cè)時參數(shù)應(yīng)乘. 2、Zm與飽和程度有關(guān), 電壓越高, 磁路越飽和，Zm越小, 所以應(yīng)以額定電壓下測讀的數(shù)據(jù)計算勵磁參數(shù).六、短路試驗 圖23 變壓器短路試驗的接線圖 1、因短路試驗電流大, 電壓低, 一般在高壓側(cè)作，如圖23.從等效電路可見. =0,外加電壓僅用來克服變壓器本身的漏阻抗壓降,

10、所以當(dāng)Uk很低時,電流即到達(dá)額定,該電壓為(5-10%)Un.,且電壓很低,所以很小,Zm大.絕大部分電流流經(jīng),可忽略激磁支路不計。此時由電源輸入的功率Pk完全消耗在一、二次繞組銅耗上，即: 可按 注意：1. ,讀取Pk,Uk計算短路參數(shù)。2、由于繞組的電阻隨溫度而高.而短路試驗一般在室溫下進(jìn)行,所以計算的電阻必須換算到額定工作時的數(shù)據(jù),按國際規(guī)定換算到的數(shù)據(jù). 上式中：室溫 T0：對銅線234.5，對鋁線228短路試驗時使電流達(dá)到額定值時所加電壓稱為阻抗電壓或短路電壓，阻抗電壓用額定電壓百分比表示時有:阻抗電壓百分比是銘牌數(shù)據(jù)之一, 是變壓器的主要參數(shù)，阻抗電壓的大小反映變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)

11、行時,漏阻抗壓降的大小。七、變壓器的銘牌1、型號：表示一臺變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級、冷卻方式等內(nèi)容。例如：S9-80/10：表示三相變壓器（D表示單相），額定容量為80kVA，高壓側(cè)額定電壓為10kV級的電力變壓器。2、額定值是正確使用變壓器的依據(jù)，在額定狀態(tài)下運(yùn)行，可保證變壓器長期安全有效的工作。1)額定容量：指變壓器的視在功率。對三相變壓器指三相容量之和。單位伏安（VA）千伏安（KVA）2)額定電壓：指線電壓，指電源加到原繞組上的電壓，是副邊開路即空載運(yùn)行時副繞組的端電壓。3)額定電流：由和計算出來的電流，即為額定電流對單相變壓器： 對三相變壓器：4)額定頻率fN：我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)

12、用電頻率為50赫（HZ）有些國家采用60赫。此外，額定工作狀態(tài)下變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù)均屬于額定值。本次小結(jié)：一、 變壓器的損耗鐵損-不變損耗；銅損-可變損耗。二、變壓器的效率：三、空載實驗四、短路試驗五、變壓器的銘牌變壓器的工作原理、損耗、銘牌和實驗（能力培養(yǎng)部分）一、空載實驗1、實訓(xùn)目的1）測量變壓器的空載電流和空載損耗；2）通過測試參數(shù)發(fā)現(xiàn)磁路的局部或整體缺陷；檢查繞組匝間、層間絕緣是否良好，鐵心硅鋼片間絕緣狀況和裝配質(zhì)量等。2、實訓(xùn)設(shè)備 被測變壓器（10/0.4kV）一臺；功率表（cos=0.1）三只；電流表三只；平均值電壓表、有效值電壓表、頻率表各一只；導(dǎo)線若干；工具若干。3、實訓(xùn)

13、步驟變壓器空載試驗方法有單相電源法和三相電源法兩種，其接線圖如下圖所示。單相電源法采用單相試驗電源，適用于單相變壓器試驗和三相變壓器的單相試驗。三相電源法采用三相試驗電源，只適用于三相變壓器，試驗時，功率損耗可采用三瓦特表或雙瓦特表測量，一般使用的是雙瓦特表法。(a)單相變壓器 （b）三相變壓器 圖24 變壓器的空載實驗接線圖 按試驗圖接線，并選擇電源； 檢查接線無誤后，通電測試。4、空載電流和空載損耗的計算設(shè)外加相電壓為Uo，相電流為Io，Po為每相輸入功率，空載試驗時輸入功率全部都是損耗功率，所以Po（輸入功率）就是空載損耗po，即由以下公式表示： 電力變壓器空載試驗時，在額定條件下，空載

14、電流的允許偏差為22%；空載損耗的允許偏差為+15%。5、空載實驗評分標(biāo)準(zhǔn)二、短路試驗1、實訓(xùn)目的 測定變壓器的短路損耗Pk和短路電壓Uk 。2、實訓(xùn)設(shè)備被測變壓器（10/0.4kV）一臺；功率表（cos=0.1）三只；電流表三只；平均值電壓表、有效值電壓表、頻率表各一只；導(dǎo)線若干；工具若干。3、實訓(xùn)意義短路試驗就是將變壓器一側(cè)的繞組短路，從另一側(cè)施加額定頻率交流電壓的試驗。試驗時，一般是將二次側(cè)短路，一次側(cè)施加電壓，當(dāng)電壓調(diào)整到額定電流時，記錄功率和電壓值，此時換算到額定溫度下便是變壓器的短路損耗和短路電壓，接線如圖25所示：（a）單相變壓器 （b）三相變壓器 圖25 變壓器短路試驗接線圖短路試驗的意義： 計算變壓器的效率； 確定變壓器能否與其他變壓器并聯(lián)運(yùn)行； 計算變壓器的短路電流； 計算變壓器二次側(cè)的電壓波動； 發(fā)現(xiàn)變壓去在結(jié)構(gòu)和制造商的缺陷。4、試驗步驟變壓器短路試驗方法基本上與空載試驗相似，不同之處是空載試驗施加的是額定電壓，短路試驗施加的是達(dá)到額定電流的電壓。短路試驗的