变压器的工作原理[共18页].docx

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1、一.变压器的工作原理变压器-利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件1.变压器一一静止的电磁装置变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。变压器原理图(图3.1.2)与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组设一次绕组的二次绕组的电压相量U1电压相量U2电流相量II电流相量12电动势相量E1电动势相量E2匝数N1匝数N2同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为4m,该磁通量称为主磁通请注意图3.1.2各物理量的参考方向确

2、定。2.理想变压器不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数K=1的变压器称之为理想变压器描述理想变压器的电动势平衡方程式为el (t) = -N1 d。/dte2(t) = -N2 d 6/dt若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有不计铁心损失，根据能量守恒原理可得由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系令K=N1/N2,称为匝比（亦称电压比），则二.变压器的结构简介1 .铁心铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为0. 35或0.5 mm,表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁心柱和铁软俩部分，铁心柱套有绕组；铁软闭合磁路之用铁心结构的

3、基本形式有心式和壳式两种心式变压器结构示意图（图3.1.6）2 .绕组绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压U1时，流过电流在铁芯中就产生交变磁通01,这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势囱,E2,感应电势公式为：E=4. 44fN0m式中：E感应电势有效值f一频率N一匝数主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压U1和。2大小也就不同。当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（10）,这个电流

4、称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流（2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流10, 一部分为用来平衡f2,所以这部分电流随着12变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。变压器工作原理动画演示三、变压器的类型变压器是一种静止电机，它可以将一种电压的电能转换为另一种电压的电能。一、变压器分类及用途电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器/降压变压器/配电变压器等。问题5-1远距离输电为什么必须采用高压输电？电炉变压器（专用）给

5、电炉（如炼钢炉）供电。电焊变压器（专用）给电焊机供电。整流变压器（专用）：给直流电力机车供电。仪用变压器：用在测量设备中。电子变压器：用在电子线路中。二、变压器的工作原理（1）原理图一个铁心:提供磁通的闭合路径。两个绕组：1次侧绕组（原边）N1, 2次侧绕组（副边）N2。工作原理当1次绕组接交流电压后，电流iO,该电流在铁心中产生一个交变的主磁通。中在两个绕组中分别产生感应电势el和e2el=-NldC/dte2 二一N2d 中/dt如果略去绕组电阻和漏抗压降，则ul/u2（-el）/（-e2）=Nl/N2ul/u2 （-el）/（-e2）=Nl/N2=k, k 定义为变压器的变比。5-2变压

6、器的类型和结构1、类型除了按以上用途分类外，变压器还可以按相数/绕组数目/铁心形式/冷却方式等特征分类。按相数分：单相/三相/多相等按绕组数：双绕组/自耦/三绕组/多绕组铁心形式：心式/壳式冷却方式：干式/油浸式等2、结构（电力变压器）变压器主要部件是绕组和铁心（器身）。绕组是变压器的电路，铁心是变压器的磁路。二者构成变压器的核心即电磁部分。除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。铁心型式：心式（结构简单工艺简单应用广泛）/壳式（用在小容量变压器和电炉变压器）。材料：一般由0. 35mm/0. 5mm冷轧（也用热轧）硅钢片叠成。铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接

7、缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形；大型变压器做成阶梯形。容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道（纵向/横向）。（纵向油道见课本图5.13）绕组一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。(3)油/油箱/冷却/安全装置器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油起两个作用：在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。变压器油受热后产生对流,对变压器铁心和绕组起散热作用。油箱有许多散热油管，以

8、增大散热面积。为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。1油箱/2储油柜/3气体继电器/4为安全气道。变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。储油柜使变压器油与空气接触面变小,减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。故障时,热量会使变压器油汽化,触动气体继电器发出报警信号或切断电源。如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。5-3变压器的额定值(1)额定电压U1N/U2N单位为V或者kVo U1N为正常运行时1次侧应加的电压

9、。U2N为1次侧加额定电压、2次侧处于空载状态时的电压。三相变压器中，额定电压指的是线电压。(2)额定容量SN单位为 VA/kVA/MVASN为变压器的视在功率。通常把变压器1、2次侧的额定容量设计为相同。(3)额定电流HN/I2N单位为A/kA。是变压器正常运行时所能承担的电流，在三相变压器中均代表线电流。对单相：I1N=SN/U1N I2N=SN/U2N对三相：IlN=SN/sqrt(3)UlNI2N=SN/sqrt(3)U2N额定频率fN单位为 Hz, fN=50Hz此外，铭牌上还会给出三相联接组以及相数ni/阻抗电压Uk/型号/运行方式/冷却方式/重量等数据。电容式电压互感器试验第一章

10、绪论电压互感器作为一种电压变换装置（Transformer）是电力系统中不可或缺的设备，它跨接于高压与零线之间，将高电压转换成各种仪表的工作电压，（国标规定为100/43和100V）,电压互感器的主要用途有：1）用做商业计量用。主要接于变电站的线路出口和入口上，常用于网与网、站与站之间的电量结算用，这种用途的互感器一般要求0.2级计量精度，互感器的输出容量一般不大；2）用做继电保护的电压信号源。这种互感器广泛应用于电力系统的母线和线路上，它要求的精度一般为0.5级及3P级，输出容量一般较大；3）用做合闸或重合闸检同期、检无压信号用，它要求的精度一般为1.0、3.0级，输出容量也不大。现代电力系

11、统，电压互感器一般可做到四线圈式，这样，一台电压互感器可集上述三种用途于一身。电容式电压互感器（Capadtor Voyage Transformers,简称“CVT”）是50年代开始研制生产，经过科技人员不懈的努力，我国的电容式电压互感器技术已达到国际先进水平，但在生产、试验研究、以及使用过程中存在很多问题。本文拟从电容式电压互感器的各种试验基本原理入手，着重说明电容式电压互感器基本试验方法，检验的FI的以及在现场使用、现场检验方面存在的问题怎样通过试验的手段来判断等问题，以使产品设计、试验、销售、服务和运行部门的专业人员对其有一个比较全面的了解。第二章电容式电压互感器试验要求1 .基本试验

12、条件1.1 试验的环境条件为了保证试验的准确性、可靠性，所有试验应在一定条件下进行，试验时应注意试验环境条件并做好记录。试验环境条件分为两种，一种为人工环境，这种情况下，一般在产品标准中都作了具体规定;另一种为自然环境条件，这种情况下，试验条件一般应遵循以下几条规律。a）环境温度，应在+5+35 范围内。b）试品温度与环境温度应无显著差异。试品在不通电状态下在恒定的周围空气温度中放置了适当长的时间后，即认为与周围空气温度相同。c）试验场所不得有显著的交直流外来电磁场干扰。d）试验场所应有单独的工作接地可靠接地，应有适当的防护措施和安全措施。e）试品与接地体或邻近物体的距离一般应大于试品高压部分

13、与接地部分最小空气距离的1.5 倍。试验所用的工频电压波形应符合GB/T 16927.1高电压实验技术 第一部分：一般试验要求的规定，频率为（0.91.1） fno1.2 试验用标准电容式电压互感器有三种用途即测量、保护和载波通讯，我们现使用的标准为GB/T4703-2000电容式电压互感器，为IEC60187： 1987等效采用版本，其中不包括耦合电容器和电容分压器部分，那末我们还需采用另外一个标准JB/T 8169-1999耦合电容器和电容分压器标准。另外，现场试验中，用户针对电容式电压互感器有其相应的验收规范，例如SD301-88交流500kV电器设备交接和预防性试验规程、SD333-8

14、9进口电流互感器和电容式电压互感器技术规范、GB50150-91电气安装工程和电气设备交接试验标准，其中都有有关试验内容。另外个企业也由企业标准，如西安西电电力电容器有限责任公司的企业标准为0KF.604.046-1999电容式电压互感器通用技术条件。2 .电容式电压互感器试验分类、项目及基本规则2 . 1电容式电压互感器试验项目及分类电容式电压互感器从产品结构上分为电容分压器和电磁装置两部分，从试验项目上分为三部分，即电容分压器部分试验项目、电磁装置部分试验项目、电容式电压互感器整体部分试验项目。而每一部分分为型式试验和出厂试验两部分，另外有用户的交接试验。试验项目及分类见表1、表2。表1电

15、容式电压互感器试验项目试验类别项号试验项目注出r试验1外观检验 整体部分2密封性试验整体部分3绕组的极性检验电磁单元部分4电磁单元的工频耐受电压试验电磁单元部分5低压端子对地工频耐受电压试验电磁单元部分6保护装置工频放电电压试验电磁单元部分7准确度试验整体部分型式试验1雷电冲击耐受电压试验 整体部分2操作冲击耐受电压试验整体部分3铁磁谐振试验整体部分4瞬变响应试验整体部分5电磁单元的工频耐受电压试验（湿试）电磁单元部分6电磁单元的温升试验电磁单元部分7承受短路能力试验整体部分8准确度试验整体部分图1极性检验表2耦合电容器及电容分压器试验项目试验类别项号试验项目注出r试验1外观检验2密封性试验3工频下电容测量4端子之间的工频或操作冲击试验