第5章 三相变压器及其他用途的变压器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大连理工大学电气工程系,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大连理工大学电气工程系,*,LFChun,制作,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,河南科技学院机电学院,第,5,章,三相,变压器及,其他用途的变压器,5.1,三相变压器的联结组,5.2,三相变压器的并联运行,5.3,其他用途的变压器,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,5.1,三相变压器的联结组,5.2,三相变压器的并联运行,5.3,其他用途的变压器,电机拖动,换,流,变,压,器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,大型变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及,他,用途的变压器,三相隔离变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,SZ9,变压器（,35 kV,）,S9,型配电变压器（,10 kV,）,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,大型电力油浸变压器,大型油浸电力变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,大型油浸电力变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,干式变压器,只有绕组和铁心的变压器称为干式变压器。,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,变压器,变压器的内部结构,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,大型电力油浸变压器（内部）,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,SG10,型干式,变压器,H,级绝缘,环氧浇注干式变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,非晶合金铁心中频变压器,整流变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,隔离变压器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,非晶合金中频变压器铁心,非晶合金变压器,河南科技学院机电学院,5.1,三相变压器的电路系统,联结组,5.1.1,三相变压器的电路系统,联结组,1.,三相变压器绕组的首末端标记,2.,联接方法：接成星形,(Y),或三角形,(D),3.,联接组的时钟表示法,分针,表示,高压侧,电动势（单相变压器为相电,动势、三相为线电动势），始终指向,0,点不动；,时针,表示,低压侧,电动势，所指数值为,低压侧,电动,势滞后,高压侧,电动势的相位数（也称联接组别），,一个相位数的单位为,30,4.,单相变压器的联接组别,（,1,）同名端,绕于同一铁心柱，交链,于同一磁通的绕组，感应电势的电位变化,趋势相同的端,（,2,）联接组别,图,5.1,变压器联结组的时钟表示图,(a),连接组,I,I0,(b),连接组,I,I6,图,4.23,单相变压器的联结组别图,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,绕组名称,首端,末端,中点,高压绕组,U,1,、,V,1,、,W,1,U,2,、,V,2,、,W,2,N,低压绕组,u,1,、,v,1,、,w,1,u,2,、,v,2,、,w,2,n,河南科技学院机电学院,5.,三相变压器的联接组别,YN,，,d11,、,Y,，,y0,、,YN,，,y0,五种为标准联结组，,Y,，,y0,含义为：高压绕组星形联结，低压绕组星形联结，低压线电动势滞后高压线电动势,030,；,YN,，,d11,的含义为高压绕组星形联结，有中性点引出线，低压绕组三角形联结，低压线电动势滞后高压线电动势,11300,。,（,1,）由三相变压器的接线图确定联接组,已知三相变压器接线图，可按如下步骤确定其联结组，如图,5.3,和图,5.4,所示：先画出高压组相电动势相量图，根据联接方式求出线电动势；后把,U1,点当作,u1,点，按同名端确定低压绕组相电动势与高压相电动势的相位关系，画出低压相电动势的相量图，再由其联接方式求出低压绕组的线电动势；最后得到联结组标号。,(a),接线图,(b),相量图,图,5.3 Y,，,y0,联结组,(a),接线图,(b),相量图,图,5.4 YN,，,d,11,联结组及高压绕组相量图,5.1.1,三相变压器的电路系统,联结组,第,5,章 三相变压器及其它用途的变压器,河南科技学院机电学院,5,三相变压器的联接组别,（,2,）由三相变压器的联结组确定接线图,这可以看成是上一过程的逆过程，如图,5.5,和图,5.6,所示。其步骤如下：,首先,根据联结组所示的联接方法，初步画出高压、低压绕组的联线方式，并且按照常规，定义高压绕组的出线端标志及相电动势、线电动势，在此基础上，画出高压绕组相量图；,然后,把,U1,点当作,u,1,点，根据联接组标号，在相量图中画出低压绕组的线电动势、相电动势；最后根据高压、低压绕组线电动势之间的相位关系，确定低压绕组的出线端标志、同名端。,(a),接线图,(b),相量图,图,5.5,Y,，,yn6,高压绕组的接线及相量图,(a),接线图,(b),相量图,图,5.6 Y,yn6,高压绕组的相量及接线,图,5.1.1,三相变压器的电路系统,联结组,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,6.,其他标准联结组及相量图,Y,，,yn0,、,Y,，,d11,、,YN,，,d11,、,Y,，,y0,、,YN,，,y0,。,（,1,）,Y,yn6,E,W1,E,U1,E,V1,U1,V1,W1,E,UV,u1,v1,w1,E,u,E,v,E,w,E,uv,Y,yn6,E,U,E,V,E,W,U1 V1,W1,U2,V2,W2,u1 v1 w1,n,u2 v2 w2,E,u,E,v,E,w,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,5.1.1,三相变压器的电路系统,联结组,E,UV,E,U,E,W,E,V,U1,(W2),V1(U2),W1,(V2),E,v,E,u,E,w,v1(w2),w1(u2),u1(v2),u2,v2 w2,E,uv,D,d2,E,U,E,V,E,W,E,u,E,v,E,w,U1,V1 W1,u1 v1 w1,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,5.1.1,三相变压器的电路系统,联结组,5,三相变压器的联接组别,6.,其他标准联结组及相量图,（,2,）,D,d2,U2 V2 W2,河南科技学院机电学院,图,5.7,三相组式变压器,图,5.8,三相心式变压器的铁芯结构,5.1.2,三相变压器的磁路系统,1.,三相组式变压器,2.,三相心式变压器,(1),可以节省大量的黑色金属材料、质量轻，整体结构体积小，非常经济。,(2),采用三相心式变压器供电时，任何一相发生故障，整个变压器都要进行更换，如果采用三相组式变压器，只要更换出现故障的一相即可。所以，三相心式变压器的备用容量为组式变压器的三倍。,(3),三相心式变压器磁路不对称，相比三相组式变压器损耗大。,(4),对于大型的心式变压器结构，体积较大，运输不便。,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,河南科技学院机电学院,5.1.3,三相变压器磁路系统对电动势波形的影响,1.YN,，,y,、,Y,，,y,联接的三相变压器,（,1,）三相组式变压器,磁路彼此独立，三次谐波磁通分量都可以流过。每相绕组电动势由基波磁通,和三次谐波磁通共同感应产生，以高压绕组的感应电动势,E,1,为例，即,其中 。虽然三次谐波磁通,m3,比基波磁通,m,小,但三次谐波磁通,m3,的频率为基波磁通的三倍，故,该比值有时可达到,45%,60%,，甚至更大。相电动势的波形会发生畸变而成尖顶波。,引起危险的过电压，有可能击穿绕组绝缘。但线电动势中由于相电动势的三次谐,波分量相互抵消，仍呈正弦波。,（,2,）三相心式变压器,磁路彼此关联，励磁电流的三次谐波分量没有回路，在铁心中无法流通。虽,然它仍可以通过油路或空气形成闭合回路，但由于该磁路的磁导率小，磁阻大数,量不大。可以忽略三次谐波磁通所产生的感应电势，认为绕组中的电动势单独由,磁通的基波分量所产生，呈正弦波。但以三倍于基波频率的三次谐波磁通，会在,油箱中产生涡流损耗，致使油箱局部过热，降低变压器的效率。,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,河南科技学院机电学院,5.1.3,三相变压器磁路系统对电动势波形的影响,2.Y,，,d,、,D,，,y,联接的三相变压器,（,1,）,Y,，,d,连接的三相变压器中高压侧无中线，所以高压侧励磁电流不存在三次谐波电流分量呈正弦波。铁心中的磁通会出现三次谐波磁通,m,3,，,每相绕组中便会感应出三次谐波电动势,E,13,、,E,23,。由于,低压侧,采用三角形,(D),连接方式，自身形成一闭合回路，因此便会有三次谐波电流,I,23,流通。原边绕组中无中线，不存在三次谐波电流，无法抵消,I,23,对铁心中磁通的影响，便会在铁心中产生三次谐波磁通,因为绕组的电抗远大于电阻,I,23,在相位上滞后,E,23,近,90,即 滞后,E,23,90,而,E,23,滞后,m,3,90,则三次谐波电流,I,23,所产生的 滞后,m,3,180,，会抵消铁心中原先存在的三次谐波磁通,m,3,从而大大削弱绕组中的三次谐波电动势，使其趋近于正弦波。,（,2,）在,D,y,联接的三相变压器中，高压侧采用三角形,(D),连接方式，可以流过三次谐波电流，从而使得励磁电流呈尖顶波，致使铁心中的磁通为正弦波，绕组中的感应电动势也为正弦波。,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,河南科技学院机电学院,5.2,三相变压器的并联运行,5.2.1,变压器的并联运行的意义,（,1,）提高供电可靠性,多台变压器并联运行，如有一台变压器发生故障,可在其他变压器继续工作下将其切除，不影响供电连续、可靠性。,（,2,）可提高供电经济效益,负载随季节、气候、早晚的变化，可对变压器负载进行监控来决定投入运行的变压器台数，提高运行效率。,（,3,）在单位增加供电容量时，原有的变压器仍可以继续使用。,5.2.2,变压器并联运行的条件,1.,影响变压器并联的因素：,环流,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,图,5.9,两台单相变压器的并联运行示意图,河南科技学院机电学院,5.2,三相变压器的并联运行,2.,变压器并联运行的条件,(1),各变压器一二次侧变比以及电压等级要一样。,(2),各变压器的联接组标号要相同。,如,Y,y0,和,Y,d11,两台变压器并联运行（一次、二次绕组的线电势有相位差,30,），则,(3),各变压器分担负载要合理。,短路阻抗上所消耗的压降要相等，即标幺值要,相等。,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,图,5.10,两台单相变压器空载并联运行时的等效电路,图,5.11 Y,，,y0,和,Y,，,d 11,副边绕组感应电动势的相量图,图,5.12,两台并联运行单相变压器负载时的等效电路,河南科技学院机电学院,接线柱,5.3,其他用途的变压器,5.3.1,自耦变压器,1.,工作原理,2.,优缺点,(1),自耦变压器一次侧转到二次侧的能量，一,部分是由于电磁感应作用，一部分是直接作用。,而对普通变压器而言，转换的功率只有电磁功率。,所以，在同样容量的前提下，自耦变压器所用的材,料要比普通变压器少、体积小、质量轻，效率也,要高一些，从而可以降低成本，提高经济效益。,但当变比,k,较大时，经济效益就不明显，一般自耦,变压器电压比,k,设计为,k,=1.25,2,。,(2),由于二次侧绕组为一次侧绕组的一部分，两,绕组之间存在着电的联系，低压侧容易受到高压侧,过电压的影响。所以，绝缘和过电压保护要加强。,(3),由于只有一个绕组，漏电抗较普,通变压器要小，因此，短路阻抗小，短路电流就大，要加强短路保护。注意，不能用,U,1,端作公共点，即不能用,u,1,U,1,作输出。,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,手柄,图,5.13,单相自耦变压器工作原理图,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,YDC,系列浇注式试验变压器,调压器（自耦变压器）,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,调压器和稳压器,电压互感器,5.3.2,仪用互感器,电力系统中用来测量高电压、大电流的一种特,殊变压器称为仪用互感器。测量高电压用的仪用,互感器称为电压互感器，测量大电流用的仪用互,感器称为电流互感器。,1.,电压互感器,又称为仪表变压器，也称为,PT,或,TV,，特点如下：,(1),一次侧绕组并联在被测线路中。,与普通变压,器相比，容量较小，类似一台小容量变压器。,(2),二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器,的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互,感器接近于空载状态。如现有,10000V,交流电压需测量，,而目前只有,100V,的交流电压表，问该怎么办,?,加电压互感器；,接线原理图如,5.15,所示；,变比：,K,=,N,1,/,N,2,=,U,1,/,U,2,=10000V/100V=100:1,；,因,K,1,，所以为降压变压器；,注意：为安全起见，二次侧绕组必须有一点,可靠接地，并且副边绕组绝对不能短路。另外还要注意极性。,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,图,5.15,电压互感器接线图,2.,电流互感器,又称为仪表变压器，也称为,CT,或,TA,，,特点如下：,(1),一次侧绕组串联在被测线路中，并且匝数很少，因此，一次侧绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次侧电流无关。,(2),电流互感器二次侧绕组所接电流表或继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。如现有,10000A,交流电流需测量，而目前只有,100,的交流电流表，问该怎么办,?,加电流互感器；,接线原理图如图,5.16,所示；,变比：,K,=,N,1,/,N,2,=,I,2,/,I,1,=,100A/10000A=1:100,因,K1,所以为升压变压器；,注意，为安全起见，二次侧绕组,必须有一点可靠接地，并且副边绕组绝,对不能开路。另外还要注意极性。,3.,钳形电流表,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,5.3.2,仪用互感器,图,5.16,电压互感器接线图,图,5.17,钳形电流表,电压互感器,电流互感器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,各种电流互感器,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,河南科技学院机电学院,图,4.39,电焊变压器的外特性,某电焊机的外形图,5.3.3,电焊机变压器,电焊机实际上是一台降压变压器，它是利用变压器的特殊外特性，,即二次侧可以短时短路的特性而工作的。,1.,电焊工艺对变压器的要求,(1),空载时，空载电压一般应在,60,75V,，以保证容易起弧。但考虑到操作者的安全，的最高电压不超过,85V,。,(2),负载,(,即焊接,),时，变压器应具有迅速下降的外特性，如图,4.39,所示，在额定负载时的输出电压,(,焊钳与工件间的电弧,),约为,30V,。,(3),当短路,(,焊钳与工件间接触,),时，短路电流不应过大，一般,I,2k,2,I,2N,。,(4),为了适应不同焊接工件和焊条，要求焊接电流大小在一定范围内要均匀可调。,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,5.3.3,电焊机变压器,河南科技学院机电学院,磁分路动电焊变压器,串联可变电抗器的电焊变压器,2.,磁分路动铁心电焊变压器,(1),当动铁心移出时，一次、二次绕组漏磁通减小磁,阻增大，磁导,2s,减小，漏抗减小,(),阻抗,压降减小，,u,2,增高，焊接电流,i,2,增大。,(2),当动铁心移入时，一次、二次绕组漏磁通经过动铁,心形成闭合回路而增大，磁阻减小，磁导,2s,增大，漏抗,增大，阻抗压降增大，焊接电压,u,2,减小。焊接电流,i,2,减小。,(3),根据不同焊件和焊条，调节动铁心位置改变电抗，,达到输出电流可调的目的。,3.,串联可变电抗器的电焊变压器,(1),当电抗器的气隙调小时，磁阻减小，,磁导增大，可变电抗增大焊接电压减小。,焊接电流减小。,(2),当气隙调大时，磁阻增大，磁导,减小，可变电抗减小，焊接电压增大。,(3),根据焊件与焊条的不同，可灵活地,调节气隙的大小，达到输出电流可调的目的。电焊机一次侧还备有抽头，可以调节,起弧电压的大小。,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,电,焊,机,交,直,流,河南科技学院机电学院,第,5,章 三相变压器及其他用途的变压器,