变压器的结构原理

1、第 5 章 变压器的结构、原理和额定值5-1 变压器的用途和工作原理 变压器(Transformer)是一种静止电机，它可以将一种电压形式的电能转换为另一种电压形式的电能。 一、变压器分类及用途 电力变压器：电力系统中传输和分配电能用的变压器等。 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。实验变压器(互感器)。 仪用变压器。控制变压器：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：一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组(

2、副边)N2。 (2)工作原理 1. 当一次绕组接交流电压后，就有激磁电流i0存在，该电流在铁心中可产生一个交变的主磁通。 2. 在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2 e1=N1 d/dt e2=N2 d/dt3. 若略去绕组电阻和漏抗压降，则以上两式之比为： U1/U2(-e1)/(-e2)=N1/N2 4. U1/U2(-e1)/(-e2)=N1/N2=k，k定义为变压器的变比。即：U1/U2=N1/N2 从此式可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了，即:若使 N2N1，则为升压变压器(step-up transformer)； 若使 N2N1，则为降压变压器(ste

3、p-down transformer)。5-2 变压器的类型和结构一、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、多相变压器等 。 按绕组分：双绕组、自耦、三绕组、多绕组变压器。 铁心形式：心式、壳式变压器。 冷却方式：干式、油浸式变压器等 。二、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。 (1)铁心： 型式：心式变压器(结构简单工艺简单应用广泛)； 壳式变压器(用在小容量

4、变压器和电炉变压器)。 材料：一般由0.35mm或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(纵向或横向)。（纵向油道见课本图5.13） (2)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，一般低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于提高绝缘性能。 (3)油、油箱、冷却及安全装置 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

5、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

6、，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（Rating）(1)额定电压U1N/U2N 单位为V或者kV。U1N为正常运行时一次侧应加的电压。U2N为一次侧加额定电压、二次侧处于空载状态时的电压。 相变压器中，额定电压指的是线电压。 (2)额定容量SN 位为VA、kVA、MVA N为变压器的视在功率。通常把变压器一、二次侧的额定容量设计为相同。 (3)额定电流 I1N/I2N1. 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。 2. 对单相变压器： I1N = SN / U1N I2N = SN / U2N 3. 对三相变压器： I1N=SN/sqrt(3