【中學(xué)課件】 變壓器

變壓器概述變壓器變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，其主要功能是改變交流電的電壓和電流，同時(shí)保持功率不變。原理變壓器的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律。通過在磁芯上繞制不同匝數(shù)的線圈，可以改變電壓和電流的比例。應(yīng)用變壓器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、電子設(shè)備、家用電器等領(lǐng)域，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分。變壓器的構(gòu)造鐵芯由疊壓的硅鋼片組成，提供磁路，引導(dǎo)磁通。線圈繞在鐵芯上，分為初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，用于傳遞電能。油箱用于容納變壓器油，起到絕緣和散熱的作用。原理1電磁感應(yīng)變壓器利用電磁感應(yīng)原理工作。2電流變化當(dāng)交流電通過線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。3磁場(chǎng)變化變化的磁場(chǎng)會(huì)穿過另一個(gè)線圈，并在該線圈中感應(yīng)出電流。電磁感應(yīng)定律磁場(chǎng)變化當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流產(chǎn)生的原因是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其大小與磁通量變化率成正比。楞次定律感應(yīng)電流的方向總是阻礙引起它的磁通量變化。變壓器工作過程1電流變化輸入電流的變化2磁場(chǎng)變化磁場(chǎng)強(qiáng)度隨電流變化3感應(yīng)電流感應(yīng)電流在輸出線圈產(chǎn)生4電壓變化輸出電壓改變變壓器的參數(shù)參數(shù)定義單位額定容量變壓器在正常工作條件下能夠連續(xù)輸出的最大功率千伏安(kVA)額定電壓變壓器設(shè)計(jì)用于工作的電壓值伏特(V)頻率交流電的周期性變化的速率赫茲(Hz)變壓器的效率變壓器的效率通常很高，大型變壓器的效率可達(dá)98%。變壓器的分類電力變壓器電力變壓器用于電力系統(tǒng)中，將高壓電力轉(zhuǎn)換為低壓電力，或?qū)⒌蛪弘娏D(zhuǎn)換為高壓電力。電子變壓器電子變壓器用于電子設(shè)備中，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，或?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為交流電。音頻變壓器音頻變壓器用于音頻設(shè)備中，將音頻信號(hào)進(jìn)行放大或隔離。電力變壓器1高壓輸電電力變壓器在電網(wǎng)中扮演著至關(guān)重要的角色，將高壓電力轉(zhuǎn)換為低壓電力，方便居民使用。2安全可靠電力變壓器通常采用高性能材料和先進(jìn)技術(shù)，確保安全可靠的運(yùn)行。3種類多樣電力變壓器根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，擁有多種型號(hào)和規(guī)格。電子變壓器小型化電子變壓器體積小，重量輕，便于安裝和使用。高效率電子變壓器采用高頻工作方式，轉(zhuǎn)換效率高。高可靠性電子變壓器采用優(yōu)質(zhì)材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可靠性高。變壓器的應(yīng)用家用電器許多家用電器使用變壓器將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，例如手機(jī)充電器、筆記本電腦電源等。工業(yè)設(shè)備變壓器廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備，例如電動(dòng)機(jī)、焊接機(jī)、電爐等，提供不同電壓和電流的電力。電力系統(tǒng)變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，用于升壓或降壓，實(shí)現(xiàn)電力傳輸和分配。家用電器冰箱冰箱使用變壓器降低電壓，保證冰箱壓縮機(jī)安全運(yùn)行。洗衣機(jī)洗衣機(jī)中的變壓器用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)不同洗滌模式。微波爐變壓器將電源電壓升高，提供微波爐所需的強(qiáng)大功率。工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)線變壓器廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)線中，為各種設(shè)備提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。自動(dòng)化設(shè)備自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行離不開可靠的電源供應(yīng)，而變壓器在其中扮演著至關(guān)重要的角色。大型機(jī)械變壓器可以將高壓電力轉(zhuǎn)換為低壓電力，為大型機(jī)械提供安全可靠的能源。電力系統(tǒng)發(fā)電廠電力系統(tǒng)從發(fā)電廠開始，將各種能源轉(zhuǎn)化為電能。輸電線路高壓輸電線路將電能從發(fā)電廠輸送到用戶。配電網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)絡(luò)將電能分配給各種用戶，如家庭、企業(yè)和工廠。變壓器的損耗鐵損鐵損是指變壓器鐵芯中由于交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。銅損銅損是指變壓器繞組中電流流過電阻產(chǎn)生的熱損耗。絕緣損耗絕緣損耗是指變壓器絕緣材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的損耗。鐵損磁滯損耗鐵芯磁化過程中，磁化方向不斷變化，產(chǎn)生磁滯現(xiàn)象，導(dǎo)致能量損失。渦流損耗鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生的渦流，會(huì)消耗能量，形成熱量。銅損電流熱效應(yīng)銅損是由于電流在變壓器繞組中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量造成的。電阻繞組的電阻是銅損的主要原因，電阻越大，產(chǎn)生的熱量就越多。電流大小銅損與電流的平方成正比，電流越大，銅損就越大。絕緣損耗介質(zhì)損耗絕緣材料在電場(chǎng)作用下，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電能轉(zhuǎn)化為熱能的損耗。表面泄漏損耗絕緣表面存在污垢或潮濕，導(dǎo)致電流泄漏產(chǎn)生的損耗。電暈損耗高壓電場(chǎng)中，空氣發(fā)生電離，導(dǎo)致能量損失。冷卻方式自然冷卻利用空氣自然對(duì)流進(jìn)行散熱，適用于小型變壓器。油浸式冷卻變壓器浸在絕緣油中，油循環(huán)帶走熱量，適用于中大型變壓器。強(qiáng)制冷卻利用風(fēng)機(jī)或泵強(qiáng)制冷卻介質(zhì)流動(dòng)，適用于大容量變壓器。自然冷卻空氣流通自然冷卻通過空氣對(duì)流和風(fēng)扇來散熱，使變壓器溫度保持在安全范圍內(nèi)。散熱片變壓器外殼上的散熱片增加表面積，提高散熱效率。環(huán)境溫度自然冷卻的效果受環(huán)境溫度影響，高溫環(huán)境下散熱效率降低。油浸式冷卻浸沒在油中變壓器浸沒在絕緣油中，油可以吸收熱量，并通過對(duì)流和輻射將熱量散發(fā)出去。高效冷卻絕緣油的熱傳導(dǎo)性好，可以有效地將變壓器內(nèi)部的熱量帶到外部，從而提高冷卻效率。絕緣保護(hù)絕緣油本身具有良好的絕緣性能，可以防止變壓器內(nèi)部發(fā)生短路或過熱現(xiàn)象。強(qiáng)制冷卻風(fēng)冷式利用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制空氣流動(dòng)，帶走變壓器產(chǎn)生的熱量。油冷式利用油循環(huán)帶走變壓器產(chǎn)生的熱量，然后將熱量傳遞給冷卻器。變壓器的選型1容量根據(jù)負(fù)載功率選擇合適的變壓器容量。2電壓等級(jí)選擇與供電系統(tǒng)和負(fù)載相匹配的電壓等級(jí)。3安全性考慮變壓器的工作環(huán)境、防雷、絕緣等安全因素。容量變壓器容量變壓器的容量是指它能夠處理的最大功率，以千伏安(kVA)或兆伏安(MVA)為單位。負(fù)載需求選擇變壓器容量應(yīng)考慮負(fù)載需求，確保變壓器能夠滿足電力需求。容量裕量通常會(huì)預(yù)留一定容量裕量，以應(yīng)對(duì)未來電力需求的增長(zhǎng)。電壓等級(jí)低壓通常指低于1000伏的電壓等級(jí)。高壓通常指1000伏至35千伏的電壓等級(jí)。超高壓通常指35千伏至220千伏的電壓等級(jí)。特高壓通常指220千伏以上的電壓等級(jí)。安全性定期測(cè)試定期進(jìn)行絕緣測(cè)試、耐壓測(cè)試和接地測(cè)試，確保變壓器安全可靠運(yùn)行。防護(hù)裝置安裝過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)和接地故障保護(hù)，防止事故發(fā)生。警示標(biāo)志設(shè)置明顯的警示標(biāo)志，提醒人們注意變壓器的危險(xiǎn)性，避免觸電或意外事故。維護(hù)注意事項(xiàng)定期檢查定期檢查變壓器的油位、溫度和壓力等參數(shù)，確保其運(yùn)行正常。油液檢測(cè)定期分析變壓器油的質(zhì)量，檢查其是否變質(zhì)，并及時(shí)更換油液。絕緣性能監(jiān)測(cè)定期測(cè)試變壓器的絕緣性能，確保其絕緣良好，防止發(fā)生短路故障。定期檢查外觀檢查檢查變壓器外殼是否有損壞、鏽蝕或油漬。冷卻系統(tǒng)檢查檢查冷卻風(fēng)扇是否正常工作，散熱器是否有堵塞。連接檢查檢查高壓、低壓連接是否牢固，接地是否良好。油液檢測(cè)1定期取樣定期從變壓器油箱中取樣，進(jìn)行分析檢測(cè)。2水分含量檢測(cè)油液中的水分含量，確保其低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。3酸值檢測(cè)油液的酸值，以評(píng)估其氧化程度和老化情況。4介電強(qiáng)度檢測(cè)油液的介電強(qiáng)度，確保其絕緣性能良好。絕緣性能監(jiān)測(cè)絕緣電阻測(cè)試測(cè)量變壓器繞組和鐵芯之間的絕緣電阻，確保絕緣層未被破壞。耐壓試驗(yàn)施加高電壓，檢驗(yàn)變