宝典200809014--变压器罕见类型剖析

宝典200809014--变压器罕见类型剖析 编号(学号):200809014 毕 业 论 文 变压器常见类型 郭 强 学生姓名: 发电厂及电力系统 专 业: 黄春超 指导教师: 2010年12月 朔州职业技术学院 毕业论文任务书 专 业: 发电厂及电力系统 姓 名: 郭 强 毕业题目: 变压器常见类型分析 指导教师姓名: 黄春超 系(教研室)主任签字: 年 月 日 内容和要求: 题目内容: 变压器是一种交流电能的交换装置，能将某一数值的交流电压，电流转换为同频率的另一数值交流电压和电流。变压器是我们生活当中常见的一种电能转换工具，它使电能传输，分配和使用做到安全经济。变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用场合(不同的用途)变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器种类繁多，在不同的领域所应用的变压器都是不尽相同，不同类型的变压器有着不同的性能和应用领域。为了更好地应用变压器我们需要了解和掌握不同类型的常见变压器。 任务要求: 一、内容要求:根据上述内容完成:1)阐述变压器工作原理等基本知识;2)探究变压器的常见分类方式;3)根据不同的分类方法，选取几种常见的典型变压器进行分析和探究;4)根据调研完成一篇5000字左右的论文。 按既定进度进行文献调研、对数据资料整理分析、提交提纲、写作论文。要求论文的数据可靠、结构合理、脉络清楚、重点突出;论述和分析过程严谨、全面，论证充分;论文书写，语言尽量专业学术化，恰当运用数据、图表说明问题;运用所学专业基础理论和专业知识、理论联系实际，分析研究和解决问题;充分利用他人已有的研究成果，注意利用最新的资料，了解相关研究的新进展新动态。论文要有中文参考文献，要 注意尊重并会利用他人的研究成果，避免知识产权纠纷。论文写作中引用的观点、数据等必须注明来源或出处。 二、时间要求:根据学校的要求，要加强对论文工作过程的管理，通过符合程序要求的工作，保证论文的质量。请严格按照本系规定的时间节点，完成每一个阶段的工作。 三、格式要求:论文格式要符合学校规定的有关规格规范，正确使用文字、标点符号，图表、引号、参考文献的注释等要符合学术规范，保持论文的完整，认真校对，避免错别字等错误。 指导教师签字: 年 月 日 朔州职业技术学院 毕业论文评语 专业, 发电厂及电力系统 姓名: 郭强 学 号, 200809014 题目: 变压器常见类型分析 指导教师评语: 郭强同学在毕业设计期间表现优秀～态度认真积极～能严格要求自己按要求完成毕设的相应任务和工作。 郭强同学的《变压器常见类型分析》电力变压器的工作原理、分类方式等内容做出了综述～并对常用的分类方式中的典型变压器进行了较为详尽的分析和探讨～对更好地应用变压器有着重要的意义。整篇文章思路清晰～符合毕设要求～较好的完成了毕设任务。 在论文的结构上～构架完整～思路清晰～论述有力。文章逻辑严密～结构完整。在论文格式上～遵守毕业论文关于结构安排和参考文献的格式要求～文笔通顺。 论文整体符合毕设要求～达到了毕业论文的水平。同意答辩。 建议成绩: 指导教师(签字): 年 月 日 朔州职业技术学院 毕业论文评语 专业, 发电厂及电力系统 姓名: 郭强 学 号, 200809014 题目: 变压器常见类型分析 答辩委员会评语: 建议成绩: 答辩委员会主席(签字): 年 月 日 变压器常见类型分析 摘要:变压器是我们生活当中常见的一种电能转换工具，它使电能传输，分配和使用做 到安全经济。变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用 场合(不同的用途)变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器种类繁多，在不同的 领域所应用的变压器都是不尽相同。本文阐述了变压器的基本知识，分类方法，并针 对三种常见分类方法中的单、三相变压器等变压器进行了较为详尽的分析和探究。 关键词:变压器，单相变压器，三相变压器，双绕组变压器，三绕组变压器 Transformer common type analysis Abstract: The transformer is our life common kind of electrical energy conversion tools, he made the power transmission, distribution and use do safe and economic. Transformer in almost all of the electronic products should be used, its principle is simple but according to different use occasions (different USES) transformer around the system process would be different requirements. Transformer variety, used in different areas of transformer are the same. The following simple introduced several common types of transformer. This can lead to better understanding and application. This paper expounds the basic knowledge, transformer classification method, and in the light of the three common classification method of single, three-phase transformers transformer carried on a more detailed analysis and inquiry. Key words: transformer，Single-phase transformers, three-phase transformer， two-winding transformer，three-winding transforme 目 录 1 引言 ....................................................... 1 1.1 变压器简介 ........................................... 1 1.2 变压器的组成 ............................................. 1 1.3 变压器的原理 ......................................... 1 2 变压器的分类 ............................................... 1 3 按相数分类的几种常见变压器分析 ............................. 2 3.1 单相变压器 ........................................... 2 3.1.1 单相变压器的定义 ............................... 2 3.1.2 单相变压器的应用 ............................... 2 3.1.3 单相变压器的意义 ............................... 3 3.2 三相变压器 ........................................... 3 3.2.1 三相变压器的定义 ............................... 3 3.2.2 三相变压器的应用 ............................... 3 3.2.3 三相变压器的原理 ............................... 3 4 按绕组数目分类的几种常见变压器分析 ......................... 4 4.1 双绕组变压器 ......................................... 4 4.1.1 双绕组变压器的定义 ............................. 4 4.1.2 双绕组变压器的特点 ............................. 4 4.2 三绕组变压器 ......................................... 5 4.2.1 三绕组变压器的定义 ............................. 5 4.2.2 三绕组变压器的应用 ............................. 5 5 按冷却介质和冷却方式分类的几种常见变压器分析 ............... 6 5.1 干式变压器 ........................................... 6 5.1.1 干式变压器的定义 ............................... 6 5.1.2 干式变压器的特点 ............................... 6 5.2 油式变压器 ........................................... 6 5.2.1 油式变压器的定义 ............................... 6 5.2.2 油式变压器的应用 ............................... 6 5.2.3 油式变压器的特点 ............................... 6 6 总结 ....................................................... 6 参考文献 ...................................................... 8 致谢 .......................................................... 9 1 引言 1.1 变压器简介 变压器是一种交流电能的交换装置，能将某一数值的交流电压，电流转换为同频率的另一数值交流电压和电流。 1.2 变压器的组成 变压器是由铁心和绕组组成。 铁心是变压器中主要的磁路部分。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轭俩部分，铁心柱套有绕组;铁轭闭合磁路之用。铁心结构的基本形式有心式和壳式两种 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。 1.3 变压器的原理 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。 当1次绕组接交流电压后，电流i0,该电流在铁心中产生一个交变的主磁通Φ。 Ф dd,,eN在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2 ;eN,。如果略去绕组电,,,,1122ddtt U,eNU,eN111111,,,,阻和漏抗压降，则,=k, k定义为变压器的变比。 U,eNU,eN222222 2 变压器的分类 变压器按照不同的分类方式可以分为很多种类，这里按照常用的几种方式加以列举: 按相数分:(1)单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。(2)三相变压器:用于三相系统的升、降电压。 按绕组数目分:(1)双绕组变压器:用于连接电力系统中的两个电压等级。(2)一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。(3)自耦变电器:用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。 按冷却方式分:(1)干式变压器:依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。(2)油浸式变压器:依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。 3 按相数分类的几种常见变压器分析 3.1 单相变压器 3.1.1 单相变压器的定义 单极性开关电源，指输出为单极性，也就是只有正极、负极输出，相对于双极性开关电源说的，双极性开关电源有三条输出，分为正电源、负电源、地线。 3.1.2 单相变压器的应用 单相变压器的应用在我国，单相变压器与单相供电技术一直在发展，早在20世纪50年代末就向国外出口过单相变压器。这些年来，科学技术的发展促进了单相变压器的发展，卷铁芯、非晶铁芯技术在单相变压器上应用，可大大减少变压器的铁芯损耗。 根据分析，当城乡电网改造到一定程度后，网损中的线路损失占的份额将大大降低，配电变压器的空载损耗将占网损的主要地位。只有大幅度降低铁芯损耗，才能有望进一步降低电网的电能损耗。因此，卷铁芯、非晶铁芯单相变压器具有巨大的发展潜力。 当前，三相变压器与三相集中供电制仍居主导地位，单相变压器与单相供电制只是其补充。在变压器的实际应用上，我们应充分利用三相变压器与单相变压器各自优势与特点，根据用电负荷情况选用适合的变压器品种，以经济供电半径配置电源。 单相变压器应用的局限性首先，单相变压器由于电压单一，只能应用于照明或小型电机，应用范围具有局限性。而我国农村因有副业和作坊，不能广泛推广，即使用，也只是作为三相供电的补充使用。在顺平供电公司，单相变压器得到应用，一是应用于深山区，居民分散，用电负荷小，基本没有动力应用，可大大减少线路投资; 二是应用于路灯。其次，是单相变压器所引起的引高压进负荷中心容易受到人们的抵制。现在人们法制观念提高，对于居住环境的关心也非常重视，没有哪个业主愿意电业部门在门前树根“旗杆”，上面挂有变压器，带有高压电，并且还发出噪音。同时，现在的房地产商人只要求电力方便，他们却不愿意自己的蓝图里出现电力设施的影子。一是怕电磁辐射，二是怕危险，三是怕影响景观。现在电力部门收费到户，线路损失是电力部门的事情，业主与开发商没有义务为电力部门提供方便。 3.1.3 单相变压器的意义 单相变压器的意义:用料少，线路投资低，利于现代化生产，建设投资少， 3.2 三相变压器 3.2.1 三相变压器的定义 三相变压器是3个相同的容量单相变压器的组合.它有三个铁芯柱,每个铁芯柱都绕 另一个是低压线圈.三相电是产生幅值相等、频着同一相的2个线圈,一个是高压线圈, 率相等、相位互差120?电势的发电机称为三相发电机;以三相发电机作为电源，称为三相电源;以三相电源供电的电路，称为三相电路。U、V、W称为三相，相与相之间的电压是线电压，电压为380V。相与中心线之间称为相电压，电压是220V。 3.2.2 三相变压器的应用 广泛用于工矿企业、邮电、纺织、铁路、建筑工地、学校、医院、宾馆、国防、科研等部门的电子计算机、精密机床、计算机体层扫描摄影(CT)、精密仪器、实验装置、电梯、进口设备及生产流水线的交流稳压电源。同时也适用于电源电压低、波动幅度大的低压配电。 3.2.3 三相变压器的原理 1)国内的500、330、220与110kV的输电系统的电压相量都是同相位的，所以，对下列电压比的三相三绕组或三相自耦变压器，高压与中压绕组都要用星形接法。 2)国内60与35kV的输电系统电压有二种不同相位角。 决定60与35kV级绕组的接法时要慎重，接法必须符合输电系统电压相量的要求。根据电压相量的相对关系决定60 与35kV级绕组的接法。否则，即使容量对，电压比也对，变压器也无法使用，接法不对，变压器无法与输电系统并网。 3)国内10、6、3与0.4kV输电与配电系统相量也有两种相位。 4)单相变压器在联成三相组接法时，不能采用YNy0接法的三相组。三相壳式变压器也不能采用YNy0接法。 5)不同联结组的变压器并联运行时，一般的规定是联结组别标号必须相同。 6)配电变压器用于多雷地区时，可采用Yzn11接法，当采用z接法时，阻抗电压算法与Yyn0接法不同，同时z接法绕组的耗铜量要多些。 7)三相变压器采用四个卷铁心框时也不能采用YNy0接法。 8)以上都是用于国内变压器的接法，如出口时应按要求供应合适的接法与联结组标号。 9)一般在高压绕组内都有分接头与分接开关相联。 4 按绕组数目分类的几种常见变压器分析 4.1 双绕组变压器 4.1.1 双绕组变压器的定义 变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。 电子变压器除了体积较小外，在电力变压器与电子变压器二者之间，并没有明确的分界线。一般提供60Hz电力网络之电源均非常庞大，它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子装置的电力限制，通常受限于整流、放大，与系统其它组件的能力，其中有些部份属放大电力者，但如与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力之范围。 4.1.2 双绕组变压器的特点 各种电子装备常用到变压器，理由是:提供各种电压阶层确保系统正常操作;提供系统中以不同电位操作部份得以电气隔离;对交流电流提供高阻抗，但对直流则提供低的阻抗;在不同的电位下，维持或修饰波形与频率响应。 对于电子装置而言，重量和空间通常是一项努力追求之目标，至于效率、安全性与可靠性，更是重要的考虑因素。变压器除了能够在一个系统里占有显著百分比的重量和空间外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因子中之一要项。 因为上述与其它应用方面的差别，使得电力变压器并不适合应用于电子电路上. 对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示.如电源变压器的主要技述参数有:额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技述参数是:变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。 4.2 三绕组变压器 4.2.1 三绕组变压器的定义 三绕组变压器的每相有3个绕组，当1个绕组接到交流电源后，另外2个绕组就感应出不同的电势，这种变压器用于需要2种不同电压等级的负载。 发电厂和变电所通常出现3种不同等级的电压，所以三绕组变压器在电力系统中应用比较广泛。 每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。为了绝缘使用合理，通常把高压绕组放在最外层，中压和低压绕组放在内层。 4.2.2 三绕组变压器的应用 当发电厂需要用两种不同电压向电力系统或用户供电时，或都变电站需要连接几级不同电压的电力系统时，通常采用三绕组变压器。三绕组变压器有高压、中压、低压三个绕组，每相的三个绕组套在一个铁心柱上，为了便于绝缘，高压绕组通常都置于最外层。升压变压器的低压绕组放在高、中压绕组之间，这样布置的目的是使漏磁场分布均匀，漏抗分布合理，不致因低压和高压绕组相距太远而造成漏磁通增大以及附加损耗增加，从而保证有较好的电压调整率和运行性能。降压变压器主要从便于绝缘考虑，将中压绕组放在高压、低压绕组之间。根据国内电力系统电压组合的特点，三相 ，yn0，d11和YN，yn0，y0两种。三绕组变压器的标准连接组标号有YN 5 按冷却介质和冷却方式分类的几种常见变压器分析 5.1 干式变压器 5.1.1 干式变压器的定义 干式变压器依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路 。简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。 5.1.2 干式变压器的特点 相对于油式变压器,干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。特别是新的系列，损耗和噪声降到了新的水平，更为变压器与低压屏置于同一配电室内创造了条件。 干式变压器结构特点: 1铁芯 2.绕组 3.高压绕组 4.低压绕组。 5.2 油式变压器 5.2.1 油式变压器的定义 油式变压器是变压器的一种结构型式，即变压器的线圈是浸泡在油中的。油浸式变压器由于防火的需要，一般安装在单独的变压器室内或室外，具有体积大、成本低、维修简单、散热好、过负荷能力强、适应环境广泛的特点。 5.2.2 油式变压器的应用 油式变压器适用于电力系统、工矿企业、交通、邮电部门、科研单位等，对各种高压电气设备、电器元件、绝缘材料进行工频或直流高压下的绝缘强度试验。 5.2.3 油式变压器的特点 油浸式变压器是依靠油作冷却介质，如油浸自冷，油浸风冷，油浸水冷及强迫油循环等。油的作用是绝缘、散热、消灭电弧。一般升压站的主变都是油浸式的，变比20KV/500KV，或20KV/220KV，一般发电厂用于带动带自身负载的厂用变压器也是油浸式变压器，变比是20KV/6KV。 6 总结 本文简单的介绍了变压器的工作原理及分类方法等基本知识，并对几种常见变压器进行了较为详尽的分析。同时随着功能的不一样，所处的位置和功能也有不同。但不管怎么变化，变压器只有一点不变，就是交流电能转换，保护着我们的用电装置。在生活中，工作中必不可少的电器元件。我们要合理利用，才能将他最大的发挥着他的功为人类服务。 参 考 文 献 [1]戴源生.电机技术.中国水利电出版社,2009 [2]王维俭.继电保护原理与应用.中国电力出版社,2002 [3]张宝会，伊项根.电力系统继电保护.中国电力出版社,2005 [4]陈曾日.电力变压器保护.中国出版社,1999 [5]谢毓城.电力变压器手册.机械工业出版社,2003 致 谢 本论文是在黄春超老师的悉心指导和帮助下完成的。在论文的选题、理论研究、问题分析以及论文写作的整个过程中，处处渗透着黄老师的心血。在跟随黄老师进行毕业设计的过程中，他渊博的学识，严谨的治学态度时刻激励和影响着我，使我在短期内不仅学识水平有了较大提高，而且更重要的是从老师那里学到了从事研究工作的方法和态度，这必将使我受益终生。在论文完成之际，特向黄春超老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。 感谢我的父母和同学对我一如既往的支持和鼓励。 感谢所有曾经支持、帮助和关心过我的人～他们的激励和厚望一直是我奋斗的动力源泉，但愿我的点滴进步能给他们带来欣慰。