变压器基础知识.ppt

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变压器基础知识,一、物质的磁性,1.非磁性物质,非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。

非磁性材料的磁导率都是常数，有：

所以磁通与产生此磁通的电流I成正比，呈线性关系。

当磁场媒质是非磁性材料时，有：

即B与H成正比，呈线性关系。

由于,0r1,B=0H,（）,（I）,2.磁性物质,磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。

在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。

即磁性物质能被磁化。

外磁场,在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。

磁畴,二、磁性材料的磁性能,1.高导磁性,磁性材料的磁导率通常都很高，即r1（如坡莫合金，其r可达2105）。

磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。

磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。

磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。

在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。

2.磁饱和性,BJ磁场内磁性物质的磁化磁场的磁感应强度曲线；,B0磁场内不存在磁性物质时的磁感应强度直线；,BBJ曲线和B0直线的纵坐标相加即磁场的B-H磁化曲线。

磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。

当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。

如图。

BJ,B,a,b,磁化曲线,有磁性物质存在时，B与H不成正比，磁性物质的磁导率不是常数，随H而变。

有磁性物质存在时，与I不成正比。

磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出。

B-H磁化曲线的特征：

Oa段：

B与H几乎成正比地增加；ab段：

B的增加缓慢下来；b点以后：

B增加很少，达到饱和,磁化曲线,B和与H的关系,3.磁滞性,磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。

剩磁感应强度Br（剩磁）：

当线圈中电流减小到零（H=0）时，铁心中的磁感应强度。

矫顽磁力Hc：

使B=0所需的H值。

磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。

磁滞性：

磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于外磁场变化的性质。

按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：

（1）软磁材料具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。

一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。

常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。

（2）永磁材料具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。

一般用来制造永久磁铁。

常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。

（3）矩磁材料具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。

在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。

常用的有镁锰铁氧体等。

三、功率损耗,交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。

1.铜损（Pcu）,在交流铁心线圈中,线圈电阻R上的功率损耗称铜损，用Pcu表示。

Pcu=RI2,式中：

R是线圈的电阻；I是线圈中电流的有效值。

2.铁损（PFe）,在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用PFe表示。

铁损由磁滞和涡流产生。

（1）磁滞损耗（Ph）,由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗（Ph）。

磁滞损耗的大小：

单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回线的面积和磁场交变的频率f。

磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。

减少磁滞损耗的措施：

选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。

变压器和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。

设计时应适当选择值以减小铁心饱和程度。

（2）涡流损耗（Pe）,涡流损耗:

由涡流所产生的功率损耗。

涡流：

交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。

涡流在垂直于磁通的平面内环流。

涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。

减少涡流损耗措施：

提高铁心的电阻率。

铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。

四、变压器作用及原理,变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。

变压器的主要功能有：

在能量传输过程中，当输送功率P=UIcos及负载功率因数cos一定时：

电能损耗小,节省金属材料（经济）,1、概述,UI,P=IRl,IS,电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。

具体如下：

2、变压器的分类,3、变压器的工作原理,一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。

变压器是利用电磁感应原理工作的。

如图所示，以单相变压器为例，变压器的主要部件是一个闭合铁芯和套在铁芯上的两个绕组。

这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系。

其中绕组1接交流电源，称为原绕组、一次绕组或一次侧，它是电能的输入侧；绕组2接负载，称为副绕组、二次绕组或二次侧，它是电能的输出侧。

根据电磁感应定律，交变磁通分别在一、二次侧中感应出同频率的电动势.,在主磁通的作用下，两侧的线圈分别产生感应电势，电势的大小与匝数成正比，K为变压器变比。

变压器电流之比与一、二次绕组的匝数成反比，即,变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大。

变压器的原、副线圈匝数不同，起到了变压作用。

变压器一次侧为额定电压时，其二次侧电压随着负载电流的大小和功率因素的高低而变化。

4.变压器传输能力,由于感应电动势的大小与绕组的匝数成正比，因此，改变一、二次侧的匝数即可改变二次侧的电压大小，这就是变压器的变压原理。

二次侧有了电动势，便可以向负载输出电能，实现了不同电压等级电能的传递。

5.变压器的应用,升压变压器把水力或火力发电厂中发电机组所产生的交流电压升高后，向电力网输出电能的变压器称为升压变压器。

降压变压器用于降低电压的变压器称为降压变压器。

联络变压器用于联络两种不同电压网络的变压器称为联络变压器。

五、变压器的基本资料,1吸湿器；2储油柜；3油标；4安全气道；5气体继电器；6低压套管；7高压套管；8分接开关；9油箱；10铁芯；11绕组及绝缘；12放油阀门,1.额定容量SN2.额定电压UN3.额定电流IN4.额定频率fN5.额定温升6.短路电压百分值UK7.额定冷却介质温度8铁耗9铜耗10接线组别11绝缘等级变压器的绝缘一般分为主绝缘、纵绝缘。

主绝缘是指变压器相间、带电体对地的绝缘；纵绝缘是指同相绕组线匝间、线圈间和线饼间的绝缘。

按照耐热能力的高低，电力行业使用的绝缘材料可分成A、E、B、F、H和C等六个等级。

A、变压器的基本参数,B、理想的并联运行条件1.理想的并联运行状态

（1）并联运行的变压器空载运行时，各台变压器之间无环流。

（2）负载运行时，各台变压器所分担的负载，与其容量成正比，以确保设备容量能得到充分利用。

（3）负载运行时，各变压器的输出电流相位相同。

这样当各变压器输出电流一定时，它们共同承担的总输出容量最大（此时总负载电流等于各台变压器承担负载电流的算术和）。

2.理想的并联运行条件为达到上述理想的并联状态，并联运行的变压器需要满足以下条件:

（1）各变压器一次侧额定电压和二次侧额定电压应分别相等，且变比相等。

（2）各变压器的连接组别相同。

（3）各变压器的短路阻抗（短路电压百分值）标么值相等，且短路阻抗角相等。

当短路阻抗标么值不等的变压器并联运行时，向负载提供最大输出功率的情况是：

短路阻抗标么值最小的变压器满载运行，而其他变压器都欠载运行。

这样变压器的容量不能得到充分利用，是不经济的。

所以，要求并联运行的各台变压器的短路阻抗标么值与所有并联运行的变压器的短路阻抗标么值的算术平均值之差不超过10。

（4）最大、最小容量之比不超过三比一。

C、变压器一些基本分类,六、电力变压器异常运行及事故处理,1、发现下列事故，变压器要立即停运油浸变压器外壳破裂。

变压器着火。

安全气道保护薄膜破，向外大量喷油。

套管闪络爆裂。

套管接头熔断。

变压器内部发生故障（铁芯短路、绕组匝间短路）、变压器保护装置失灵，这种情况下必须停止变压器运行。

2、发现下列情况，应及时汇报和记录,变压器内部声音异常或有放电声。

变压器温度异常升高，散热器局部不热。

变压器局部漏油，油位计看不到油。

油色变化过甚，油化验不合格。

安全气道发生裂纹，防爆膜破碎。

端头引线发红、发热冒烟。

变压器上盖落掉杂物，可能危及安全运行。

在正常负载下，油位上升，甚至溢油。

3、变压器油温升高，超过允许限度,变压器油温升高超过许可限度时，值班人员应判明原因，升高的油温与以前同环境温度同负载时作比较，如果是特殊升高，应及时报告并作详细记录，同时要采取办法降低温度。

检查温度表是否自身有故障。

检查变压器机械冷却装置或变压器室的通风情况。

如果确因冷动系统有故障，在运行中无法修理时，可考虑停下变压器处理，这时要启用备用变压器或降低负载运行。

如果变压器油温较平时同一负载和冷却温度下高出10C以上，而冷却系统、温度计、通风系统等均良好，可判定是变压器内部器身有故障（铁芯和绕组出现故障），检查保护装置又失灵，变压器应停下来检查检修。

七、变压器故障类型与气体组分关系,变压器故障原因、类型与油中所含气体组分和数量有关系。

下表给出不同的变压器故障类型和产生气体组分关系。

变压器产生故障时，油中含有气体除上述用于气相色谱分析有用的几种之外，还有原子氧（O）、臭氧（O3）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）等，这些气体体与油中水分起化学作用后，会产生硝酸和亚硝酸，它们对绝缘材料起到强烈的腐蚀作用，并与导线裸铜起化学反应后产生铜绿和硝酸铜粉末，使铜导体腐蚀，所以变压器故障后，必须对油进行净化和脱气处理。

谢谢大家!