第二讲变压器结构及空载运行详解.ppt

第二章 变压器的基本工作原理 学习目的： 熟悉变压器的作用、基本结构及工作原理。 掌握变压器的运行原理、等效电路及平衡方程式。 熟悉变压器参数确定方法。 变压器的运行性能 第一节 电力变压器的基本结构和额定值 一、 概述： 变压器是一种常见的静止电气设备，它利用电磁感应原理，将某一数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压。变压器不但用在输配电系统中，而且还广泛应用于电气控制领域、电子技术领域、测试技术领域以及焊接技术领域等等。根据统计资料显示，在输配电系统中，1kW的发电设备需8～8.5 kV·A变压器容量与之配套，由此可见，在电力系统中变压器是容量最多最大的电气设备。我们知道电能在传输过程中会有能量的损耗，主要是输电线路的损耗及变压器的损耗，它占整个供电容量的5％～9％，这是一个相当可观的数字。例如我国2000年发电设备的总装机容量约为3.16亿千瓦，则输电线路及变压器损耗的部分约为1600～2800万千瓦，它相当于目前我国10到20个装机容量最大的火力发电厂的总和。在这个能量损耗中，变压器的损耗最大，约占60％左右，因此变压器效率的高低成为输、配电系统中一个突出的问题，我国从20世纪70年代末期开始研制高效节能变压器，其换代过程为SJ→S5→S7→S9→SCB→SHll。目前大批量生产的是S9低损耗节能变压器，同时要求逐步淘汰正在使用中的旧型号变压器，据初步估算采用低损耗变压器所需的投资费用可在4 ～ 5年时间内从节约的电费中收回。变压器可用于改变电压、电流、阻抗和相位等。 电力系统组实体示意图 二、变压器的分类 变压器种类很多，通常可按其用途、绕组结构、铁心结构、相数、冷却方式等进行分类。 1．按用途分类 （1）电力变压器。用作电能的输送与分配，上面介绍的即属于电力变压器，这是生产数量最多、使用最广泛的变压器。按其功能不同又可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器等。电力变压器的容量从几十千伏安到几十万千伏安，电压等级从几百伏到几百千伏。 （2）特种变压器。在特殊场合使用的变压器，如作为焊接电源的电焊变压器；专供大功率电炉使用的电炉变压器；将交流电整流成直流电时使用的整流变压器等。 （3）仪用互感器。用于电工测量中，如电流互感器、电压互感器等。 （4）控制变压器。容量一般比较小，用于小功率电源系统和自动控制系统。如电源变压器、输入变压器、输出变压器等。 （5）其他变压器。如试验用的高压变压器；输出电压可调的调压变压器；产生脉冲信号的脉冲变压器等。 2．按绕组构成分类 有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。 3．按铁心结构分类 有叠片式铁心、卷制式铁心、非晶合金铁心。 2．按相数分类 有单相变压器、三相变压器、多相变压器。 3．按铁心结构分类 有叠片式铁心、卷制式铁心、非晶合金铁心。 4．按相数分类 有单相变压器、三相变压器、多相变压器。 5．按冷却方式分类 有干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器、充气式变压器等。 三、单相变压器的基本结构 （一）铁心 铁心构成变压器磁路系统，并作为变压器的机械骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分组成，铁心柱上套装变压器绕组，铁轭起连接铁心柱使磁路闭合的作用。对铁心的要求是导磁性能要好，磁滞损耗及涡流损耗要尽量小，因此均采用0.35 mm厚的硅钢片制作。目前国产硅钢片有热轧硅钢片、冷轧无取向硅钢片、冷轧晶粒取向硅钢片。20世纪60～70年代我国生产的电力变压器主要用热轧硅钢片，由于其铁损耗较大，导磁性能相应地比较差，且铁心叠装系数低（因硅钢片两面均涂有绝缘漆），现已不用。目前国产低损耗节能变压器均用冷轧晶粒取向硅钢片，其铁损耗低，且铁心叠装系数高（因硅钢片表面有氧化膜绝缘，不必再涂绝缘漆）。 根据变压器铁心的结构形式可分为心式变压器和壳式变压器两大类。心式变压器是在两侧的铁心柱上放置绕组，形成绕组包围铁心的形式。壳式变压器则是在中间的铁心柱上放置绕组，形成铁心包围绕组的形状。 单相小容量变压器铁心形式 （二）绕组 1．同心式绕组 2．交叠式绕组 四、变压器的铭牌和额定值 （一）、铭牌 为了使变压器安全、经济、合理地运行，同时让用户对变压器的性能有所了解，制造厂家 对每一台变压器都安装了一块铭牌，上面标明了变压器型号及各种额定数据，只有理解铭牌上 各种数据的含义，才能正确地使用变压器。 电力变压器 产品型号 S7-500／10 标准代号XXXX 额定容量 500kV·A 产品代号XXXX 额定电压 10kV 出厂序号XXX