第5章 三相變壓器及其他用途的變壓器.ppt

1、河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5 章 三相變壓器及其他用途的變壓器,5.1 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組,5.2 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,5.3 其他用途的變壓器,第 5 章 三相變壓器及其他用途的變壓器,5.1 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組,5.2 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,5.3 其他用途的變壓器,電機(jī)拖動,換 流 變 壓 器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,大型變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及他用途的變壓器,三相隔離變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,SZ9 變壓器（35

2、kV ）,S9 型配電變壓器（10 kV）,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,大型電力油浸變壓器,大型油浸電力變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,大型油浸電力變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,干式變壓器 只有繞組和鐵心的變壓器稱為干式變壓器。,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,變壓器,變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu),河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,大型電力油浸變壓器（內(nèi)部）,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)

3、院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,SG10 型干式變壓器,H 級絕緣,環(huán)氧澆注干式變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,非晶合金鐵心中頻變壓器,整流變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,隔離變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,非晶合金中頻變壓器鐵心,非晶合金變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,5.1 三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)組 5.1.1三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)組 1.三相變壓器繞組的首末端標(biāo)記 2.聯(lián)接方法：接成星形(Y)或三角形(D) 3.聯(lián)接組的時(shí)鐘表示法 分針表示高壓側(cè)電動勢（單相變壓

4、器為相電 動勢、三相為線電動勢），始終指向0點(diǎn)不動； 時(shí)針表示低壓側(cè)電動勢，所指數(shù)值為低壓側(cè)電動 勢滯后高壓側(cè)電動勢的相位數(shù)（也稱聯(lián)接組別）， 一個相位數(shù)的單位為30 4.單相變壓器的聯(lián)接組別 （1）同名端 繞于同一鐵心柱，交鏈 于同一磁通的繞組，感應(yīng)電勢的電位變化 趨勢相同的端 （2）聯(lián)接組別,圖5.1 變壓器聯(lián)結(jié)組的時(shí)鐘表示圖,(a) 連接組 I,I0,(b) 連接組 I,I6,圖4.23 單相變壓器的聯(lián)結(jié)組別圖,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,5.三相變壓器的聯(lián)接組別 YN，d11、Y，y0、YN，y0五種為標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組，Y，y0含義為：高壓繞組星形聯(lián)結(jié)，低壓

5、繞組星形聯(lián)結(jié)，低壓線電動勢滯后高壓線電動勢030；YN，d11的含義為高壓繞組星形聯(lián)結(jié)，有中性點(diǎn)引出線，低壓繞組三角形聯(lián)結(jié)，低壓線電動勢滯后高壓線電動勢11300 。 （1）由三相變壓器的接線圖確定聯(lián)接組 已知三相變壓器接線圖，可按如下步驟確定其聯(lián)結(jié)組，如圖5.3和圖5.4所示：先畫出高壓組相電動勢相量圖，根據(jù)聯(lián)接方式求出線電動勢；后把U1點(diǎn)當(dāng)作u1點(diǎn)，按同名端確定低壓繞組相電動勢與高壓相電動勢的相位關(guān)系，畫出低壓相電動勢的相量圖，再由其聯(lián)接方式求出低壓繞組的線電動勢；最后得到聯(lián)結(jié)組標(biāo)號。,(a) 接線圖 (b) 相量圖 圖5.3 Y，y0聯(lián)結(jié)組,(a) 接線圖 (b) 相量圖 圖5.4 YN

6、，d11聯(lián)結(jié)組及高壓繞組相量圖,5.1.1 三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)組,第 5章 三相變壓器及其它用途的變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,5 三相變壓器的聯(lián)接組別,（2）由三相變壓器的聯(lián)結(jié)組確定接線圖 這可以看成是上一過程的逆過程，如圖5.5和圖5.6所示。其步驟如下： 首先根據(jù)聯(lián)結(jié)組所示的聯(lián)接方法，初步畫出高壓、低壓繞組的聯(lián)線方式，并且按照常規(guī)，定義高壓繞組的出線端標(biāo)志及相電動勢、線電動勢，在此基礎(chǔ)上，畫出高壓繞組相量圖； 然后把U1點(diǎn)當(dāng)作u1點(diǎn)，根據(jù)聯(lián)接組標(biāo)號，在相量圖中畫出低壓繞組的線電動勢、相電動勢；最后根據(jù)高壓、低壓繞組線電動勢之間的相位關(guān)系，確定低壓繞組的出線端標(biāo)志、同名端。,(a)

7、接線圖 (b) 相量圖 圖5.5 Y，yn6高壓繞組的接線及相量圖,(a) 接線圖 (b) 相量圖 圖5.6 Y,yn6高壓繞組的相量及接線圖,5.1.1 三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)組,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,6.其他標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組及相量圖 Y，yn0、Y，d11、YN，d11、Y，y0、YN，y0。 （1）Y,yn6,Y,yn6,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,5.1.1 三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)組,u1(v2),u2 v2 w2,D,d2,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,5.1.1 三相變壓器的電路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)組,5 三相變

8、壓器的聯(lián)接組別,6.其他標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組及相量圖 （2）D,d2,U2 V2 W2,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,圖5.7 三相組式變壓器,圖5.8 三相心式變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu),5.1.2 三相變壓器的磁路系統(tǒng) 1.三相組式變壓器 2.三相心式變壓器 (1)可以節(jié)省大量的黑色金屬材料、質(zhì)量輕，整體結(jié)構(gòu)體積小，非常經(jīng)濟(jì)。 (2)采用三相心式變壓器供電時(shí)，任何一相發(fā)生故障，整個變壓器都要進(jìn)行更換，如果采用三相組式變壓器，只要更換出現(xiàn)故障的一相即可。所以，三相心式變壓器的備用容量為組式變壓器的三倍。 (3)三相心式變壓器磁路不對稱，相比三相組式變壓器損耗大。 (4)對于大型的心式變壓器結(jié)構(gòu)，體積較大，運(yùn)輸不便。,第

9、 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,5.1.3 三相變壓器磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響 1.YN，y、Y，y聯(lián)接的三相變壓器 （1）三相組式變壓器 磁路彼此獨(dú)立，三次諧波磁通分量都可以流過。每相繞組電動勢由基波磁通 和三次諧波磁通共同感應(yīng)產(chǎn)生，以高壓繞組的感應(yīng)電動勢E1為例，即 其中 。雖然三次諧波磁通m3比基波磁通m小, 但三次諧波磁通m3的頻率為基波磁通的三倍，故 該比值有時(shí)可達(dá)到45%60%，甚至更大。相電動勢的波形會發(fā)生畸變而成尖頂波。 引起危險(xiǎn)的過電壓，有可能擊穿繞組絕緣。但線電動勢中由于相電動勢的三次諧 波分量相互抵消，仍呈正弦波。 （2） 三相心式變壓器 磁

10、路彼此關(guān)聯(lián)，勵磁電流的三次諧波分量沒有回路，在鐵心中無法流通。雖 然它仍可以通過油路或空氣形成閉合回路，但由于該磁路的磁導(dǎo)率小，磁阻大數(shù) 量不大。可以忽略三次諧波磁通所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢，認(rèn)為繞組中的電動勢單獨(dú)由 磁通的基波分量所產(chǎn)生，呈正弦波。但以三倍于基波頻率的三次諧波磁通，會在 油箱中產(chǎn)生渦流損耗，致使油箱局部過熱，降低變壓器的效率。,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,5.1.3 三相變壓器磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響,2. Y，d、D，y聯(lián)接的三相變壓器 （1）Y，d連接的三相變壓器中高壓側(cè)無中線，所以高壓側(cè)勵磁電流不存在三次諧波電流分量呈正弦波。鐵心中的磁通會出

11、現(xiàn)三次諧波磁通m3， 每相繞組中便會感應(yīng)出三次諧波電動勢E13、E23。由于低壓側(cè)采用三角形(D)連接方式，自身形成一閉合回路，因此便會有三次諧波電流I23流通。原邊繞組中無中線，不存在三次諧波電流，無法抵消I23對鐵心中磁通的影響，便會在鐵心中產(chǎn)生三次諧波磁通 ,因?yàn)槔@組的電抗遠(yuǎn)大于電阻,I23在相位上滯后E23近90,即 滯后E2390,而E23滯后m390,則三次諧波電流I23所產(chǎn)生的 滯后m3180， 會抵消鐵心中原先存在的三次諧波磁通m3從而大大削弱繞組中的三次諧波電動勢，使其趨近于正弦波。 （2）在D,y聯(lián)接的三相變壓器中，高壓側(cè)采用三角形(D)連接方式，可以流過三次諧波電流，從而

12、使得勵磁電流呈尖頂波，致使鐵心中的磁通為正弦波，繞組中的感應(yīng)電動勢也為正弦波。,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,5.2 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行 5.2.1 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行的意義 （1）提高供電可靠性 多臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，如有一臺變壓器發(fā)生故障,可在其他變壓器繼續(xù)工作下將其切除，不影響供電連續(xù)、可靠性。 （2）可提高供電經(jīng)濟(jì)效益 負(fù)載隨季節(jié)、氣候、早晚的變化，可對變壓器負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控來決定投入運(yùn)行的變壓器臺數(shù)，提高運(yùn)行效率。 （3）在單位增加供電容量時(shí)，原有的變壓器仍可以繼續(xù)使用。 5.2.2 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件 1.影響變壓器并聯(lián)的因素：環(huán)流,第 5章 三相變壓器

13、及其他用途的變壓器,圖5.9 兩臺單相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行示意圖,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,5.2 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行,2.變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件 (1)各變壓器一二次側(cè)變比以及電壓等級要一樣。 (2)各變壓器的聯(lián)接組標(biāo)號要相同。 如Y,y0和Y,d11兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行（一次、二次繞組的線電勢有相位差30），則 (3)各變壓器分擔(dān)負(fù)載要合理。 短路阻抗上所消耗的壓降要相等，即標(biāo)幺值要 相等。,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,圖5.10 兩臺單相變壓器空載并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的等效電路,圖5.11 Y，y0和Y，d 11副邊繞組感應(yīng)電動勢的相量圖,圖5.12 兩臺并聯(lián)運(yùn)行單相變壓器負(fù)載時(shí)的等效電路,河南

14、科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,接線柱,5.3 其他用途的變壓器 5.3.1自耦變壓器 1.工作原理 2.優(yōu)缺點(diǎn) (1)自耦變壓器一次側(cè)轉(zhuǎn)到二次側(cè)的能量，一 部分是由于電磁感應(yīng)作用，一部分是直接作用。 而對普通變壓器而言，轉(zhuǎn)換的功率只有電磁功率。 所以，在同樣容量的前提下，自耦變壓器所用的材 料要比普通變壓器少、體積小、質(zhì)量輕，效率也 要高一些，從而可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 但當(dāng)變比k較大時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益就不明顯，一般自耦 變壓器電壓比k設(shè)計(jì)為k=1.252。 (2)由于二次側(cè)繞組為一次側(cè)繞組的一部分，兩 繞組之間存在著電的聯(lián)系，低壓側(cè)容易受到高壓側(cè) 過電壓的影響。所以，絕緣和過電壓保護(hù)要加強(qiáng)。 (3)由于

15、只有一個繞組，漏電抗較普 通變壓器要小，因此，短路阻抗小，短路電流就大，要加強(qiáng)短路保護(hù)。注意，不能用U1端作公共點(diǎn)，即不能用u1U1作輸出。,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,手柄,圖5.13 單相自耦變壓器工作原理圖,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,YDC 系列澆注式試驗(yàn)變壓器,調(diào)壓器（自耦變壓器）,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,調(diào)壓器和穩(wěn)壓器,電壓互感器,5.3.2 儀用互感器 電力系統(tǒng)中用來測量高電壓、大電流的一種特 殊變壓器稱為儀用互感器。測量高電壓用的儀用 互感器稱為電壓互感器，測量大電流用的儀用互 感器稱為電流互感

16、器。 1.電壓互感器 又稱為儀表變壓器，也稱為PT或TV，特點(diǎn)如下： (1)一次側(cè)繞組并聯(lián)在被測線路中。與普通變壓 器相比，容量較小，類似一臺小容量變壓器。 (2)二次側(cè)負(fù)荷比較恒定，所接測量儀表和繼電器 的電壓線圈阻抗很大，因此，在正常運(yùn)行時(shí)，電壓互 感器接近于空載狀態(tài)。如現(xiàn)有10000V交流電壓需測量， 而目前只有100V的交流電壓表，問該怎么辦? 加電壓互感器； 接線原理圖如5.15所示； 變比：K=N1/N2=U1/U2=10000V/100V=100:1； 因K1，所以為降壓變壓器； 注意：為安全起見，二次側(cè)繞組必須有一點(diǎn) 可靠接地，并且副邊繞組絕對不能短路。另外還要注意極性。,河南

17、科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,圖5.15 電壓互感器接線圖,2.電流互感器 又稱為儀表變壓器，也稱為CT或TA，特點(diǎn)如下： (1)一次側(cè)繞組串聯(lián)在被測線路中，并且匝數(shù)很少，因此，一次側(cè)繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次側(cè)電流無關(guān)。 (2)電流互感器二次側(cè)繞組所接電流表或繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。如現(xiàn)有10000A交流電流需測量，而目前只有100的交流電流表，問該怎么辦? 加電流互感器； 接線原理圖如圖5.16所示； 變比：K=N1/N2=I2/I1= 100A/10000A=1:100 因K1所以為升

18、壓變壓器； 注意，為安全起見，二次側(cè)繞組 必須有一點(diǎn)可靠接地，并且副邊繞組絕 對不能開路。另外還要注意極性。 3. 鉗形電流表,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,5.3.2 儀用互感器,圖5.16電壓互感器接線圖,圖5.17 鉗形電流表,電壓互感器,電流互感器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,各種電流互感器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,第 5章 三相變壓器及其他用途的變壓器,河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院,圖4.39 電焊變壓器的外特性,某電焊機(jī)的外形圖,5.3.3 電焊機(jī)變壓器 電焊機(jī)實(shí)際上是一臺降壓變壓器，它是利用變壓器的特殊外特性，即二次側(cè)可以短時(shí)短路的特性而工作的。 1.電焊工藝對變壓器的要求 (1)空載時(shí)，空載電壓一般應(yīng)在6075V，以保證容易起弧。但考慮到操作者的安全，的最高電壓不超過85V。 (2)負(fù)載(即焊接)時(shí)，變壓器應(yīng)具有迅速下降的外特性，如圖4.39所示，在額定負(fù)載時(shí)的輸出