变压器的结构及工作原理(整合后)

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• 它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值,是额定视 在功率,单位有:伏安(V•A)或千伏安(kV•A)或兆伏 安(MV•A)。
• 一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器; 800~6300kVA的为中型电力变压器;8000~63000kVA为 大型电力变压器; 90000kVA及以上的为特大型电力变压器;
漏磁通Φσ。主磁通Φ是流经铁心的工作磁通,漏磁通Φσ 是由于空气隙或其它原因损耗的磁通,它不流经铁心。主 磁通和漏磁通都要在线圈中产生感应电动势,一个是主磁 电动势e,另一个是漏磁电动势eσ。
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变压器工作原理
• 与电源相连的线圈,接收交流 电能,称为一次绕组 用U1 , I1,E1,N1表示;
• 小型变压器铁芯截面为矩形或方形,大型变压器铁芯截面 为阶梯形,这是为了充分利用空间。
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变压器工作原理 • 铁芯
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变压器工作原理
• 绕组: • 绕组是变压器的电路
部分 • 铜或铝导线包绕绝缘
纸以后绕制而成。
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变压器工作原理 • 绕组
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变压器工作原理
• 绕组是变压器的电路部分,采 用铜线或铝线绕制而成,原、 副绕组同心套在铁芯柱上。
使油箱内减压防止上述情况发生。
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• 8.气体继电器(瓦斯继电器) 作用:变压器的一种保护装置,安装在油箱与
储油柜的连接管道中,当变压器内部发生故障时 (如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故、油箱漏油 使油面下降较多等)产生的气体和油流,迫使气 体继电器动作。轻者发出信号,以便运行人员及 时处理。重者使断路器跳闸,以保护变压器。
• 令 K=N1/N2,称为匝比(亦称电压比),则

• 结论: 只要(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不 同,就能达到改变电压的目的。
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1、变压器的电压变换:
• 设一次绕组的匝数是N1,二次绕组的匝数是N2,穿过它 们的磁通是Φ,那么一次、二次绕组中产生的感应电动势 分别是 : E1 = 4.44·f·N1·Φm E2 = 4.44·f·N2·Φm 则: U1/U2 ≈ E1/E2 = N1/N2 = K(K为变压器的变比) 由上式知:变压器一次、二次绕组的端电压之比等于这两 个绕组的匝数之比。 如果 N2>N1,则U2>U1,变压器使电压升高,这种变压 器称为升压变压器; 如果N2<N1,则U2<U1,变压器使电压降低,这种变压 器称为降压变压器。
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变压器工作原理
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变压器工作原理
• 铁芯
• 铁心的作用 主磁路
是变压器的
• 铁心的材料 0.35~ 0.5mm厚的硅钢片
• 铁心形式 电力变压器主 要采用心式结构
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变压器工作原理
• 铁芯是变压器的磁路部分,由铁芯柱(柱上套装绕组)、 铁轭(连接铁芯以形成闭合磁路)组成,为了减小涡流和 磁滞损耗,提高磁路的导磁性,铁芯采0.35mm~0.5mm 厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。
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思考题
• 电磁铁:交流电磁铁通电后,若衔铁长时期被 卡住而不能吸合,会引起什么后果?
• 答:如果气隙中有异物卡住,电磁铁长时间吸 不上,线圈中的电流一直很大,将会导致过热, 把线圈烧坏。
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交流铁芯线圈
• 如下图所示的交流铁心线圈电路,在带铁心的线圈上加正
弦交流电压u,线圈中的电流便在铁心中产生主磁通Φ和
线性关系; 2)数量上:F 0 占99%以上,F 1 仅占1%以下; 3)作用上:F 0 起传递能量的作用,F 1 起漏抗 压降作用。
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变压器工作原理
• 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规 律变化,则有
• 不计铁心损失,根据能量守恒原理可得 • 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系:
图3-1
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2、电流变换:如图,通过电流互感器可把大电流变为小 电流,方便测量。
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3、阻抗变换:如图,通过变压器能实现扬声器阻抗与电 源内阻匹配,获得最大功率。
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变压器工作原理
• 变压器的铭牌参数:
• 每台变压器都有一铭牌,上面标注着型号、额定值及其它
数据,便于用户了解变压器的运行性能。
电力变压器
产品型号 SL7-315/10 产品编号
额定容量 315kV·A 使用条件 户外式
额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN
额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%
额定频率 50 Hz
器身吊重 765kg
相 数 三相
油 重 380kg
联接组别 Y yno
总 重 1525kg
• 当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时,导线中
就有交变电流I1并产生交变磁通Φ1,它沿着铁心穿过
初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中
感应出互感电势U2,同时Φ1也会在初级线圈上感应出 一个自感电势E1,E1的方向与所加电压U1方向相反而 幅度相近,从而限制了I1的大小。
Φ
i1
i2
+ e1
变压器结构 与工作原理
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图形符号
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变压器工作原理
下图是我们常见的两种变压器:
干式变压器
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油浸式变压器
变压器工作原理
• 变压器的构造: 变压器主要由:铁芯、绕组、油箱、附件等组成。
电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。
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变压器工作原理
• 变压器的主体构造: 1、铁芯 2、绕组
变压器油箱内。
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• 5.绝缘套管 (分为高压绝缘套管和低压绝缘套管)
• 作用:使绕组引出线与油箱绝缘。 • 绝缘套管一般是陶瓷的,其结构取决于电压等级
。1kV以下采用实心磁套管,10~35kV采用空心 充气或充油式套管,110kV及以上采用电容式套 管。为了增大外表面放电距离,套管外形做成多 级伞形裙边。电压等级越高,级数越多。
u- 1 e1
e2 +
+
+
e2
u2 Z -
u1 -
u2 -
Φσ1
Φσ2
(a) 变压器结构示意图
(b) 变压器的符号
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• 如果次级接上负载,次级线圈就产生电流I2,并因此而产生磁通Φ2, Φ2的方向与Φ1相反,起了互相抵消的作用,使铁心中总的磁通量有 所减少,从而使初级自感电压E1减少,其结果使I1增大,可见初级电 流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加, Φ1也增 加,并且Φ1增加部分正好补充了被Φ2所抵消的那部分磁通,以保持 铁心里总磁通量不变。
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• 6.分接开关 作用:用改变绕组匝数的方法来调压。
• 一般从变压器的高压绕组引出若干抽头,称为分 接头,用以切换分接头的装置叫分接开关。
• 分接开关分为无载调压和有载调压两种,前者必 须在变压器停电的情况下切换;后者可以在变压 器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油箱 内,其控制箱在油箱外,有载调压分接开关内的 变压器油是完全独立的,它也有配套的油箱、瓦 斯继电器、呼吸器。
i1N1i2N2i0N1
因空载电流i0很小,可忽略不计,则有: • 结论:原、副边电流与匝数成反比。
I1 N2 1 I N k 2 1 精选ppt
3、变压器的阻抗变换
• 在电子线路中,常利用变压器的阻抗变换功能来达到 阻抗匹配的目的。 设接在变压器副绕组的负载阻抗Z的模为|Z|,则: |Z|=U2/I2
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• 7.压力释放阀 作用:为防止变压器内部发生严重故障而产生
大量气体,引起变压器发生爆炸。
压力释放装置在变压器油箱顶盖上,压力释放 装置在保护电力变压器方面起重要作用。充有变 压器油的电力变压器,如果内部出现故障或短路 ,电弧放电就会在瞬间使油汽化,导致油箱内压 力极快升高。如果不能极快释放该压力,油箱就 会破裂,将易燃油喷射到很大的区域内,可能引 起火灾,造成更大破坏,因而通过压力释放装置
根据等效原理,Z反映到原U2 k2|Z|
I1 I2
I2
k
• 结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以 变比的平方。
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变压器的主要作用是实现电压变换、电流变换和阻抗变换。 1、电压变换(降压变压器):如图,通过变压器可把网电压变
为所需的低电压。
• 结论:改变匝数比,就能改变输出电压。
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2、变压器的电流变换:
• 变压器副边带负载后对磁路的影响:在副边感应电压的作 用下,副边线圈中有了电流 i2 。此电流在磁路中也会产生 磁通,从而影响原边电流 i1。由U1≈E1=4.44N1fΦm可知, U1和f不变时,E1和Φm也都基本不变。因此,有负载时 产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势(i1N1+i2N2)和 空载时产生主磁通的原绕组的磁动势i0N1基本相等,即:
形式:大型变压器油箱均采用了钟罩式结构;小型变压器采用吊器身式。 2.储油柜
作用:减少油与外界空气的接触面积,减小变压器受潮和氧化的概率。在大 型电力变压器的储油柜内还安放一个特殊的空气胶囊,它通过呼吸器与外界相
通,空气胶囊阻止了储油柜中变压器油与外界空气接触。
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3.呼吸器 作用:内装硅胶的干燥器,与油枕连通,为了使潮气不能
• 与负载相连的线圈,送出交流 电能,称为二次绕组 用U2, I2,E2 ,N2表示;
• 同时交链一次,二次绕组的磁 通量的相量为 Fm ,该磁通量称 为主磁通;
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变压器原理图(图3-1)
变压器的工作原理
• 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个 绕组。两绕组只有磁的耦合,没有电的联系。
额定频率fN
指工业用电频率,我国规定为50Hz。
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变压器工作原理
• 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的 关系为:
• 单相变压器:
SNU 1N I1NU 2N I2N
• 三相变压器:
SN3 U 1 N I1N3 U 2N I2N
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变压器工作原理
变压器三相绕组接线 有两种: 1、星形联结 星形联结记作: “Y”或“y” 2、三角形联结 三角形联结记作: “D”或“d”
进入油枕使油劣化。
硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用,干燥状态状态为 兰色,吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶可以再生。
4.冷却器
作用:加强散热。 装配在变压器油箱壁上,对于强迫油循
环风冷变压器,电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇
中,这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂,使热量散
失到空气中去,经过冷却后的油从变压器油箱底部重新回到
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变压器工作原理
• 额定电压U1N/U2N
• 均指线值电压。原边额定电压U1N是指电源加在原绕组 上的额定电压;副边额定电压U2N是指原边加额定电压 副边空载时副绕组的端电压,单位有:伏(V)或千伏 (kV)。
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变压器工作原理
• 额定电流I1N/I2N
均指线值电流。原、副边额定电流是指在额定容量和额定 电压时所长期允许通过的电流,单位有:安(A)
制造厂
生产日期
图1-4电力变压器铭牌示意图
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电力变压器按容量大小通常分为 小型变压器(容量为10~630kVA)、 中型变压器(容量为800~6300kVA)、 大型变压器(容量为8000~63000kVA) 特大型变压器(容量在90000kVA及以上)。
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变压器工作原理
• 额定容量SN:
• 如果不考虑变压器的损耗,可以认为一个理想的变压器次级负载 消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通 过改变次级线圈的圈数而改变次级电压,但是不能改变允许负载消 耗的功率。其电磁关系如下:
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主磁通与漏磁通的区别
1)性质上:F 0 与I 0 成非线性关系;F 1 与 I 0 成
• 9-低压套管; 10-分接开关;
• 11-油箱;
12-放油阀门;
• 13-器身;
14-接地板;
• 15-小车
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变压器工作原理
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变压器工作原理
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变压器工作原理
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变压器工作原理
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变压器工作原理
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三、油箱及其他附件 1.油箱
变压器油的作用:加强变压器内部绝缘强度和散热作用 要求:用质量好的钢板焊接而成,能承受一定压力。
• 为便于绝缘,一般低压绕组在 里,高压绕组在外,但大容量 的低压大电流变压器,考虑到 引出线工艺困难,往往把低压 绕组套在高压绕组的外面。
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变压器工作原理
• 变压器的附件:
• 1-铭牌;
2-信号式温度计;
• 3-吸湿器;
4-油标;
• 5-储油柜;
6-安全气道
• 7-气体继电器; 8-高压套管;
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