变压器的基本工作原理和结构.ppt

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变压器的基本工作原理和结构思考学习内容知识要点l变压器的基本工作原理及分类l变压器的基本结构l变压器的型号与额定值变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和分类变压器的基本工作原理和分类电能机械能电能？

电动机变压器一、变压器的基本工作原理一、变压器的基本工作原理问题问题:

为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯泡就会发光呢？

变压器就是按照“动电生磁，动磁生电”的电磁感应原理制成的。

一、一、变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理灯泡将电能转换成了光能工作原理1、当一次绕组接交流电压后，就有励磁电流i1流过，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e2e1=N1d/dte2=N2d/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/N24、U1/U2（-e1）/（-e2）=N1/N2=k，kk定义为变压器的变比变比。

即：

U1/U2=N1/N2U1/U2=N1/N2=K=K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变压器就是按照“动电生磁，动磁生电”的电磁感应原理制成的。

变压器的变压器的外型外型和和器身器身图图二、变压器的分类二、变压器的分类电力变压器的类别电力变压器的类别用途分用途分配电变压器配电变压器升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器

（一）电力变压器试验、仪用等变压器试验、仪用等变压器

（二）特种变压器电力变压器的类别电力变压器的类别用途分用途分电炉、整流变压器电炉、整流变压器电力变压器类别电力变压器类别-线圈数目分线圈数目分v双绕组变压器双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕组，一个为次级绕组v自耦变压器，自耦变压器，初级、次级绕组合为一个v三绕组变压器三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的线路v多绕组变压器，如分裂变压器分裂变压器电力变压器类别电力变压器类别-冷却方式冷却方式l油浸式变压器油浸式变压器铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热条件（大容量）l干式变压器干式变压器能满足特殊要求，如安全（小容量变压器）l充气式变压器充气式变压器绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6干式变压器干式变压器油浸式变压器油浸式变压器电力变压器类别电力变压器类别-冷却方式冷却方式强迫油循环电力变压器强迫油循环电力变压器电力变压器类别电力变压器类别-相数相数单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器电力变压器类别电力变压器类别-调压方式调压方式有载调压变压器有载调压变压器无载调压变压器无载调压变压器作业PP1211213.13.1变压器是怎样变压的变压器是怎样变压的,为什么能变电压为什么能变电压,而不能而不能变频变频?

3.33.3变压器一次绕组若接在直流电源上变压器一次绕组若接在直流电源上,二次侧会二次侧会有稳定的直流电压吗有稳定的直流电压吗?

为什么为什么?

3.1.2电力变压器的基本结构电力变压器的基本结构l铁芯铁芯l绕组绕组l油箱和冷却装置油箱和冷却装置l绝缘套管绝缘套管l保护装置保护装置图3.1.2油浸式电力变压器一、铁芯一、铁芯变压器的磁路变压器的磁路l电力变压器的铁心是由0.35mm0.35mm厚的冷轧硅钢片叠成。

减少涡流损耗，提高导磁系数。

铁心柱铁轭图图3.1.3变压器的铁芯平面变压器的铁芯平面铁芯结构铁芯结构心式、壳式心式、壳式心式心式结构简单工艺简单应用广泛壳式壳式结构复杂，用在小容量变压器和电炉变压器图3.1.4铁芯结构示意图铁芯的交叠装配奇数层偶数层奇数层偶数层l变压器铁心叠法，偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁路和磁阻，使磁路便于流通接逢处气隙小l可以避免涡流在钢片之间流通图3.1.6叠片式铁世交错的叠放方式变压器铁心柱横截面l小型变压器做成方形或者矩形l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）。

近年来，出现一种渐开线形铁芯优点：

节省硅钢片，便于机械化生产，节省工时油道图3.1.7铁芯柱截面二、绕组二、绕组变压器的电路变压器的电路l变压器绕组一般为绝缘扁铜线扁铜线或绝缘圆铜线圆铜线在绕线模上绕制而成。

l为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，绕组线圈作成圈形圈形。

l按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为铁铁芯式芯式和铁壳式铁壳式两类l基本型式根据高低压绕组在铁芯柱上排列方式不同可分为同芯式同芯式和交叠式交叠式铁壳式变压器铁壳式变压器l变压器的铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起来l结构比较坚固、制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘也比较困难l通常应用于电压很低而电流很大电压很低而电流很大的特殊场合，例如，电炉用变压电炉用变压器器。

这时巨大的电流流过绕组将使绕组上受到巨大的电磁力，铁壳式结构可以加强对绕组的机械支撑，使能承受较大的电磁力。

图3.1.8壳式变压器的结构示意图芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图l绕组绕组同芯同芯套装在变压器铁心柱上，低压绕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，组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。

以便于绝缘。

图图3.1.9芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图绕组的基本型式绕组的基本型式同心式同心式同芯式同芯式铁芯式变压器常用。

高压绕组和低压绕组均做成圆筒形，然后同芯地套在铁芯柱上，为便于绝缘，通常低压绕组通常低压绕组在里面在里面，高压绕组在外面高压绕组在外面，中间加绝缘纸筒绝缘三相心式变压器外观示意图高压低压绕组的基本型式交叠式交叠式交叠式铁壳式变压器常用。

高压绕组和低压绕组各分为若干个线饼，沿着铁芯柱的高度交错地排列着图图3.1.9交叠式绕组交叠式绕组三、油箱和冷却装置l变压器油变压器油冷却、绝缘绝缘绝缘：

绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间散热散热：

热量通过油箱壳散发，油箱有许多散热油管，以增大散热面积。

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油箱油箱机械支撑、冷却机械支撑、冷却散热、散热、变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，储油柜中变压器油上升，温度低时下降。

储油柜使变压器油与空气接触面较少，减缓了变压器油的氧化过程及吸收空气中的水分的速度。

呼吸呼吸保护作用当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。

如果事故严重，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。

平板式小容量排管式较大容量散热气式大容量强迫油循环大容量气体继电器图3.1.20冷却装置冷却装置油泵油泵为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环风扇风扇外部用变压器风扇吹风自来水自来水冲淋变压器油箱。

这些都是变压器的冷却装置。

四、绝缘套管l绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。

导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接。

l低压引比线一般用纯瓷套管，高压引线一般用充油或电容式套管l套管外形常做成伞形，电压越高、级数愈电压越高、级数愈多多。

图图3.1.21绝缘套管绝缘套管五、保护装置l储油柜储油柜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。

l气体继电器气体继电器故障时,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l安全气道安全气道（防爆筒）（防爆筒）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。

l吸湿器吸湿器（呼吸器）（呼吸器）内装硅胶（活性氧休铝），用以吸收进入储油柜中空气的水分l净油器净油器过滤油中杂质，改善变压器油的性能3.1.3变压器的型号与额定值l型号型号可反映出变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容l例一：

例一：

SL7SL7500/10500/10低损耗三相油浸自冷双绕组铝线，额定容量500KVA，高压侧额定电压10KV级电力变压器l例二：

例二：

SFPLSFPL63000/11063000/110三相强迫油循环风冷双绕组铝线，额定容量63000KVA，高压侧额定电压110KV级电力变压器l此外此外，铭牌上还会给出三相联结组以及相数，铭牌上还会给出三相联结组以及相数mm、阻抗电压、阻抗电压UkUk、型、型号、运行方式、冷却方式和重量等数据。

号、运行方式、冷却方式和重量等数据。

一、变压器型号一、变压器型号二、变压器的额定值l额定容量SN（KV-A）铭牌规定的在额定条件下所能输出的视在功率，单位为VA或kVA。

对三相变压器指三相的总容三相变压器指三相的总容量量。

由于效率高，原、副边的额定容量设计得相等，与体积、用铜量有关。

l额定电压（额定电压（UN）指变压器长期运行时所能承受的额定电压。

单位为V或kV。

U1N是指规定加到一次侧的电压，U2N变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的二次端电压。

对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压铭牌上的额定电压指线电压l额定电流额定电流（IN）指变压器在额定容量下，允许长期通过的电流，三相变压器指的是线电流值。

单位用A或kA。

l额定频率（额定频率（HZHZ）电力变压器的额定频率是50Hzl效率、温升二、变压器的额定值额定值的关系l单相变压器l三相变压器三、变压器的发热和冷却变压器的允许温升变压器的允许温升油浸变压器的绕组均用油浸变压器的绕组均用A级绝缘级绝缘。

根据我国的气候情况，国家标准规定以。

根据我国的气候情况，国家标准规定以+40作为周围环境空气的最高温度，并据此规定变压器各部分的容许温作为周围环境空气的最高温度，并据此规定变压器各部分的容许温升升绕组最高允许温度为105变压器部分最高温升（）测量方法绕组65电阻法铁芯表面70温度计法油（顶层）55温度计法表3-1变压器的允许温升作业作业P1213.43.6本节重点本节重点工作原理、基本结构工作原理、基本结构？

问题日常生活中的电能是怎样来的？

为什么要高压输电？

变压器可以传输直流电能吗？

日常生活中的电能是怎样来的从发电厂到用户的送电过程示意图从发电厂到用户的送电过程示意图6.327KV升压变压器发电机组降压变压器配电变压器10KV35KV66KV110KV220KV500KV10KV/0.4KV为什么要高压输电？

l电能从发电厂输送到用户。

l输电线路电阻RX的损耗pX取决于通过输电线上的电流I的大小令输送到用户的功率P=UIcosl输出电线上的功率损耗：

lpX=I2RX=（P/Ucos）2L/S=C*1/U2Sl-输电线材料的电阻系数lS-输电线的截面积lU-输电线路负载端电压lC=P2L/cos2为常数l说明：

若S一定.U升高，损耗PX减少l若PX一定.U升高，S减小，故可节省材料，则提高送电电压U，可达到减少投资和降低运行费用的目的。

知识要点l1、变压器是按电磁感应原理工作的静止电气设备，它在电力系统中用来传递电能、变换电压和电流，以满足输电及用电的要求。

在工业生产中，变压器还用于整流、电炉、电焊、调压、测量与控制等很多方面。

l2、变压器由铁心、绕组两个主要部分组成。

铁心是变压器的磁路部分。

电力变压器的铁心一般采用0.35毫米厚的硅钢片叠装而成。

绕组是变压器的电路部分，它是用电磁线绕制而成的。

电力变压器还有其他附件，如油箱、油枕、气体继电器、防爆管、分接头开关、绝缘套管等。

附件对绕组与铁心起散热、保护、绝缘等作用，它能保证变压器安全可靠地运行。

l3.2.13.2.1空载运行时的电磁关系空载运行时的电磁关系l3.2.23.2.2空载电流和空载损耗空载电流和空载损耗l3.2.33.2.3空载时的电动势方程、空载时的电动势方程、等效电路和相量图等效电路和相量图3.2单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行单相变压器的空载运行空载空载指一次绕组接到电源（指一次绕组接到电源（初级初级1），二），二次绕组（次绕组（次级次级2）开路）开路。

1电磁物理现象2电磁量参考方向3