变压器原理以及基本结构
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理一、变压器结构简介变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，由于其结构简单、使用方便以及功率传输效率高等优点，被广泛应用于电力系统、工业生产和家庭用电等领域。
下面将详细介绍变压器的结构。
1. 主要构件(1) 铁心：变压器的铁心是由硅钢片叠压而成，用于提供磁路，减小磁阻，提高磁通的传导效率。
(2) 绕组：变压器的绕组是由导线绕制而成，分为高压绕组和低压绕组。
高压绕组用于接收高电压输入，低压绕组用于输出降压后的电压。
(3) 绝缘材料：绝缘材料用于隔离绕组和铁心，防止电流短路和漏电。
(4) 冷却系统：变压器中会产生一定的热量，为了保证变压器的正常运行，需要采用冷却系统进行散热，常见的冷却方式有自然冷却和强制冷却。
2. 结构类型根据变压器的用途和结构特点，可以分为多种类型，常见的有：(1) 功率变压器：用于电力系统中的电压变换和功率传输。
(2) 隔离变压器：用于隔离高压和低压电路，保护人身安全。
(3) 自耦变压器：通过共享一部份绕组来实现电压变换。
(4) 调压变压器：用于调节电压，保持输出电压的稳定性。
二、变压器工作原理变压器的工作原理是基于电磁感应的原理，通过变换磁场的方式来改变电压。
下面将详细介绍变压器的工作原理。
1. 电磁感应根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
变压器利用这一原理，通过交变电流在绕组中产生交变磁场，从而在另一绕组中诱导出相应的电动势。
2. 工作过程(1) 高压绕组：当高压绕组接通交流电源时，高压绕组中的电流会产生交变磁场，磁场的变化会通过铁心传导到低压绕组。
(2) 磁感应耦合：由于铁心的导磁性，磁场会在铁心中形成闭合磁路，从而将磁感应耦合到低压绕组。
(3) 低压绕组：低压绕组中的电流受到磁感应的影响，产生相应的感应电动势，输出降压后的电压。
3. 变压比变压器的变压比是指高压绕组与低压绕组的匝数之比。
根据电磁感应定律，变压比等于高压绕组与低压绕组的电压之比，即：变压比 = 高压绕组匝数 / 低压绕组匝数通过调整绕组的匝数比例，可以实现不同的电压变换。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理引言：变压器是电力系统中常见的重要设备，它通过改变交流电的电压大小，实现电能的传输和分配。
本文将介绍变压器的结构和工作原理。
一、变压器的结构1.1 主要组成部分- 核心：变压器的核心由铁芯和绕组构成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁滞损耗和铁损耗。
绕组则由两个或多个绕组线圈组成，分别称为初级绕组和次级绕组。
- 外壳：变压器的外壳通常由绝缘材料制成，用于保护内部的绕组和核心，同时也提供绝缘和安全防护。
- 冷却系统：变压器通常需要冷却系统来控制温度，以确保其正常运行。
常见的冷却系统包括自然冷却和强制冷却。
1.2 结构类型- 干式变压器：干式变压器的绕组和铁芯都是在干燥的环境中运行，不需要油作为绝缘介质。
它具有结构简单、维护方便等优点，广泛应用于城市建筑、商业中心等场所。
- 油浸式变压器：油浸式变压器的绕组和铁芯都被浸泡在绝缘油中，以提供更好的绝缘性能和散热效果。
它通常用于大型电力系统和工业领域。
二、变压器的工作原理2.1 电磁感应原理- 变压器的工作基于电磁感应原理。
当交流电通过初级绕组时，产生的磁场会穿过铁芯并感应次级绕组中的电流，从而实现能量的传输。
2.2 变压器的变比- 变压器的变比是指初级绕组和次级绕组的匝数比。
根据变比的不同，变压器可以实现升压、降压或维持电压不变。
2.3 能量传输和损耗- 变压器通过电磁感应将电能从初级绕组传输到次级绕组，实现电压的变换。
在能量传输过程中，会有一定的电阻损耗和磁滞损耗，需要通过冷却系统来控制温度并确保变压器的安全运行。
三、变压器的应用领域3.1 电力系统- 变压器在电力系统中起到关键作用，用于输电和配电。
它将发电厂产生的高电压电能升压后输送到输电线路，再经过变电站降压分配给用户。
3.2 工业领域- 变压器在工业领域中广泛应用，用于供电、电机启动、电炉加热等。
它可以根据不同设备的电压要求，提供合适的电能供应。
3.3 交通运输- 变压器也被用于交通运输领域，如电动列车、电动汽车等，用于变换电能的电压和频率，以满足不同设备的需求。
变压器的基本原理和结构
8 油箱
油箱用于存放绝缘油，起 到绝缘和冷却的作用。
9 绝缘材料
绝缘材料用于隔离和保护 绕组和其他元素。
变压器的分类
按用途分类
电力变压器、工业变 压器
按环境分类
户内变压器、户外变 压器
按冷却方式分类
干式变压器、油浸变 压器
按频率分类
低频变压器、高频变 压器
变压器的特点
1 低损耗
变压器具有较低的电能转换损耗，高能量利 用效率。
变压器的基本原理和结构
变压器是一种电力设备，基于电磁感应定律和互感现象工作。它由磁芯、一 次线圈、二次线圈等组件构成，具有高效率、安全可靠和低成本等特点。
变压器的基本原理
1 电磁感应定律
2 互感现象
根据法拉第电磁感应定律， 当磁通量发生变化时，会 在相邻的线圈中引发感应 电动势。
互感现象是指一次线圈中 的变化电流引起二次线圈 中感应电压的现象。
2 一次线圈
3 二次线圈
一次线圈是输入侧的线圈， 通过电流的变化产生磁场。
二次线圈是输出侧的线圈， 通过磁感应产生感应电动 势。
4 绕组
绕组是指一次线圈和二次 线圈的线圈绕制。
5 端子
端子用于连接变压器的输 入和输出电路。
6 冷却系统
冷却系统可以有效散热， 保证变压器正常工作。
7 外部壳体
外部壳体保护内部元件， 并提供绝缘和安全性能。
2 绝缘材料耐用
选用耐高温、耐电压波动的绝缘材料，保证 变压器长期稳定工作。
3 效率高
变压器的能量转换效率高，能够大幅减பைடு நூலகம்能 源浪费。
4 维护方便
变压器结构简单，易于检修和维护。
5 安全可靠
变压器具备过流、过压等保护措施，减少事 故的发生。
第三章 变压器
Zk
Uk Ik
Rk
pk
I
2 k
Xk
Z
2 k
Rk2
绕组的电阻时随温度而变的，故经过计算的到的短路参数应 根据国家标准规定折算到参考温度。
三 、相量图
根据T形等效电 路，可以画出相应 的相量图。
四 、近似等效电路图
RK、XK和ZK分别称为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。
单相变压器基本方法总结
分析计算变压器运行的方法：
基本方程式：变压器电磁关系的数学表达式。 等效电路：基本方程式的模拟电路。 相量图：基本方程式的图示表示。
三者是统一的，一般定量计算用等效电路，讨论各 物理量之间的相位关系用相量图。
E2 KE2
E2 KE2
U 2 KU 2
（二）电流的归算 电流归算的原则：归算前后二次侧磁动势保持不变。
N2'I2' N2I2
（三）阻抗的归算
I 2
I2 K
阻抗归算的原则：归算前后电阻铜耗及漏感中无功功率不变。
I 22 R2
I
2 2
R2
I22 X 2
I
2 2
X
2
R2
I
2 2
I22
R2
K 2R2
S7-315/10 三相（S）铜芯10KV变压器,容量315KVA,设计序号7为节 能型.
SJL-1000/10 三相油浸自冷式铝线、双线圈电力变压器，额定容量为 1000千伏安、高压侧额定电压为10千伏。
我国生产的各种变压器主要系列产品有：S7、SL7、S9、 SC8等。其中SC8型为环氧树脂浇注干式变压器。
同心式绕组 1—铁心柱 2—铁轭 3—高压线圈 4—低压线圈
交叠式绕组 1—低压绕组 2—高压绕组
变压器的基本结构和工作原理
变压器的基本结构和工作原理变压器是一种能改变交流电压而保持交流电频率不变的静止的电器设备。
在电力系统的送变电过程中，变压器是一种重要的电器设备。
送电时，通常使用变压器把发电机的端电压升高。
对于输送一定功率的电能，电压越高，电流就越小，输送导线上的电能损耗越小。
由于电流小，则可以选用截面积小的输电导线，能节约大量的金属材料。
用电时，又利用变压器将输电导线土的高电压降低，以保证人身安全和减少用电器绝缘材料的消耗。
通常超高压输电线上的电压可达500 kV(即50万伏)。
但是，在工农业生产和日常生活中需要各种不同等级的交流电压。
例如，应用广泛的三相异步电动机的额定电压为380 V或220 V，一般照明电压为220 1V，机床局部照明的额定电压为36 V、24 V或者更低，许多设备经常要求多种电压供电。
所以在实际工作中，采用各种规格的变压器来满足不同的需要。
变压器除了能改变交变电压外，还具有改变交流电流(如电流互感器)，变换阻抗(如电子电路中的输入，输出变压器)以及改变相位等作用。
所以，变压器是输配电、电工测量和电子技术等方面不可缺少的电器设备。
一、变压器的基本结构虽然变压器种类繁多，用途各异，电压等级和容量不同，但变压器的基本结构大致相同。
最简单的变压器是由一个闭合的软磁铁心和两个套在铁心上又相互绝缘的绕组所构成，如图4—1所示。
绕组又称线圈，是变压器的电路部分。
与交流电源相接的绕组叫做一次绕组，简称一次；与负载相接的绕组叫做二次绕组，简称二次，如图4-2所示。
铁心是变压器的磁路部分，用厚度为0.35～0.5 mm 时硅钢片叠戏。
根据变压器铁心构造及绕组配置情况，变压器有芯式和壳式两种。
如图4—3a 所示是单相芯式变压器，采用口形铁心。
一、二次绕组分别套在铁心上。
如图4—3b 所示是单相壳式变压器，常用的有山字形（E1）F 形、日字形等铁心，如图4—4既示。
二、变压器的工作原理如图4—5所示是单相变压器工作原理示意图。
变压器的基本工作原理和基本结构
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目 录
• 变压器概述 • 变压器的基本工作原理 • 变压器的基本结构 • 变压器的运行和维护 • 变压器的发趋势和未来展望
01
变压器概述
变压器定义
01
变压器是一种利用电磁感应原理 改变交流电压的设备。
02
它通常由两个或多个绕组组成， 一个绕组接入电源作为原边，另 一个绕组接入负载作为副边。
匝间绝缘是绕组之间的绝缘，采用 绝缘材料如纸板、玻璃纤维等。
层间绝缘是不同匝数的绕组之间的 绝缘，采用绝缘材料如绝缘纸等。
变压器的油箱和冷却系统
油箱是变压器的外壳，用于容纳变压 器内部的主要部件。
冷却系统包括散热器和油泵，用于将 变压器运行过程中产生的热量传递到 散热器上，再通过油泵循环冷却油， 保持变压器正常运行温度。
03
变压器的基本结构
变压器的铁芯
铁芯是变压器的重要组成部分， 由硅钢片叠装而成，具有良好的 磁导性。
铁芯分为心柱和铁轭两部分，心 柱用于绕制原边线圈，铁轭用于 连接心柱。
铁芯的作用是作为变压器磁路的 主体，传递和转换磁场，进而实 现电压和电流的变换。
为了减小铁损和磁滞损耗，铁芯 采用涂漆绝缘处理。
变压器的电流变换原理
变压器的电流变换是指通过调节一次绕组的电 压或电流，改变铁芯中的磁通量，从而影响二 次绕组的电流。
当二次绕组接负载时，电流在绕组中产生磁场， 磁场在铁芯中产生磁通量。磁通量在二次绕组 中产生感应电动势，从而形成二次电流。
通过改变一次绕组的电压或电流，可以改变铁 芯中的磁通量，从而改变二次绕组的电流。
通过智能化的监控和维护系 统，能够实时监测变压器的 运行状态，预测潜在故障并 及时采取维护措施，提高变
变压器的基本结构和工作原理
变压器的基本结构和工作原理
变压器的基本结构是由铁芯和绕组（线圈）组成的。
变压器铁芯是由两面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成的。
绕组是绕在铁芯上的两个匝数不等的线圈，与相连的绕组称为一次绕组，与负载相连的绕组称为二次绕组。
变压器就是利用一次绕组和二次绕组匝数不同而进行变压的。
变压器的种类很多，各种变压器都是利用电磁感应原理进行工作的。
在铁芯柱上装有一次绕组和二次绕组。
一次绕组与电源相接，二次绕组与负载相接。
当变压器一次绕组接入电源时，交流电源电压在铁芯中产生交变磁通。
磁通以铁芯为闭合回路，穿过一次绕组及二次绕组，于是在二次绕组中产生感应电动势。
如果在二次绕组输出端接入负载，就会在负载中流过交流电流。
根据电磁感应原理，在一次绕组和二次绕组中产生的感应电动势分别为
E1=4.44fN1Φm
E2=4.44fN2Φm
式中，f为电源频率(Hz)；N1为一次绕组匝数；N2为二次绕组匝数；Φm为交变主磁通的值。
略去一次绕组的阻抗压降不计，则电源电压与自感电动势数值相等，即
U1=E1
空载时，二次绕组的端电压U2=E2，两绕组的电压比为
U1/U2=E1/E2=N1/N2
此关系式表明变压器一、二次绕组电压之比等于一、二次绕组匝数之比。
当二次绕组接上负载时，二次绕组电路中有电流，2通过，这时在一、二次绕组中产生的磁势满足
I1N1=I2N2
即I1/I2=N2/N1
此式说明变压器一、二、次绕组电流与一、二次绕组匝数成反比。
标签: 变压器。
变压器原理基本结构
变压器原理基本结构变压器（Transformer）是一种利用电磁感应原理来进行电压变换的电器设备。
它由铁芯和线圈组成。
基本结构主要包括铁芯、一次线圈和二次线圈。
1.铁芯：变压器的主要部分是铁芯，它通常采用硅钢片或镍铁合金制成。
铁芯起到集中磁感应线圈的作用，提高磁链的传递效率。
铁芯采用叠压的形式，使得磁场更加集中，并且减小了磁通的损耗。
2.一次线圈：变压器的一次线圈是接在输入端的线圈，也称为“原线圈”或“低压线圈”。
一次线圈由导线绕制而成，其绕制匝数较少。
一次线圈的主要作用是提供输入的电流，产生磁场。
3.二次线圈：变压器的二次线圈是接在输出端的线圈，也称为“副线圈”或“高压线圈”。
二次线圈由导线绕制而成，其绕制匝数较多。
二次线圈的主要作用是输送输出的电流，接收通过铁芯传递过来的磁场。
整个变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当交流电流通过一次线圈时，产生的磁场会穿过铁芯，然后再穿过二次线圈。
这个过程中，磁场的变化会导致在二次线圈中产生感应电动势，从而引发电流的流动。
变压器的工作原理可以归纳为以下几个步骤：1.步骤一：当输入的交流电压施加在一次线圈上时，线圈中的电流开始流动。
由于交流电的特性，电流的方向和大小都会不断改变。
2.步骤二：一次线圈中的交流电流产生的磁场通过铁芯传导。
铁芯会集中磁感应线圈，使得磁通更加密集。
3.步骤三：通过铁芯集中的磁通穿过二次线圈，产生感应电动势。
根据电磁感应定律，当磁通的变化穿过一个线圈时，会在线圈中产生感应电动势。
感应电动势的大小取决于磁通的变化率和线圈的匝数。
4.步骤四：感应电动势引发二次线圈中的电流流动。
由于感应电动势的存在，二次线圈中会产生电流，并且电流的方向和大小也会根据输入电流的变化而改变。
通过以上的步骤，变压器实现了电压的升降。
输出电压的大小可以通过变压器的匝数比来调节，原则上，一次线圈绕制的匝数越大，就可以实现较高的输出电压。
变压器的主要结构和工作原理
变压器的主要结构和工作原理引言概述：变压器是电力系统中常见的电力设备之一，它在电能传输和分配中起着重要的作用。
本文将详细介绍变压器的主要结构和工作原理，以帮助读者更好地理解和应用变压器。
正文内容：一、变压器的主要结构1.1 主要结构组成- 主要由铁芯、一次绕组和二次绕组组成。
- 铁芯是变压器的主要磁路部分，通常由硅钢片叠压而成，以减小磁导率和磁阻。
- 一次绕组是输入侧的绕组，通常由导电材料绕制而成。
- 二次绕组是输出侧的绕组，也由导电材料绕制而成。
1.2 绝缘和冷却系统- 变压器的绝缘系统是保证安全运行的关键，通常使用绝缘材料将绕组和铁芯分隔开。
- 冷却系统对于变压器的正常运行至关重要，常见的冷却方式有自然冷却和强制冷却。
1.3 外壳和配电设备- 变压器通常有一个外壳，用于保护内部部件免受外界环境的影响。
- 配电设备包括开关、熔断器和保护装置等，用于控制和保护变压器的正常运行。
二、变压器的工作原理2.1 电磁感应原理- 变压器的工作基于电磁感应原理，当一次绕组通入交流电时，会在铁芯中产生交变磁场。
- 交变磁场会感应二次绕组中的电动势，从而使电能从一次绕组传递到二次绕组。
2.2 变压器的变压比- 变压器的变压比是指输入电压与输出电压之间的比值，可以通过绕组的匝数比来确定。
- 变压器可以实现电压的升高或降低，根据需要选择合适的变压比。
2.3 损耗和效率- 变压器在工作过程中会产生一定的损耗，包括铁损耗和铜损耗。
- 效率是衡量变压器性能的重要指标，可以通过输出功率与输入功率的比值来计算。
三、变压器的应用领域3.1 电力系统- 变压器在电力系统中用于电能传输和分配，将发电厂产生的高压电能转换为适用于用户的低压电能。
- 在输电过程中，变压器可以实现电压的升高，减少输电损耗。
3.2 工业领域- 变压器在工业领域中广泛应用于电力设备、机械设备和照明系统等。
- 它可以为各种设备提供合适的电压和电流，满足工业生产的需求。
变压器结构、工作原理和功能
变压器结构、工作原理和功能引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，用于改变交流电的电压。
它由两个或更多的线圈组成，通过电磁感应将电能从一个线圈传输到另一个线圈。
本文将详细介绍变压器的结构、工作原理和功能。
一、变压器结构1.1 主要组成部分- 磁芯：变压器的磁芯通常由铁芯或硅钢片制成，用于提供磁通路径。
- 一次线圈（原边线圈）：位于输入侧的线圈，接收来自电源的电能。
- 二次线圈（副边线圈）：位于输出侧的线圈，将电能传输到负载。
1.2 绝缘材料- 绝缘材料用于隔离线圈和磁芯，以防止电流短路和能量损失。
- 常见的绝缘材料包括绝缘纸、绝缘漆和绝缘胶带。
1.3 冷却系统- 变压器在工作过程中会产生热量，需要通过冷却系统来散热。
- 常见的冷却系统包括油冷却和风冷却。
二、变压器工作原理2.1 电磁感应- 当一次线圈中的电流变化时，会在磁芯中产生磁场。
- 这个磁场会感应到二次线圈中，从而在二次线圈中产生感应电动势。
2.2 变压器方程- 变压器方程描述了变压器中输入电压、输出电压和线圈匝数之间的关系。
- 根据变压器方程，输入电压与输出电压的比例等于一次线圈匝数与二次线圈匝数的比例。
2.3 理想变压器- 理想变压器是指在没有能量损耗和磁通泄漏的情况下运行的变压器。
- 理想变压器的输出功率等于输入功率，电压和电流的比例保持不变。
三、变压器功能3.1 电压变换- 变压器可以将输入电压转换为所需的输出电压，以满足负载的要求。
- 通过改变一次线圈和二次线圈的匝数比例，可以实现电压的升高或降低。
3.2 电流变换- 变压器能够改变电流的大小，使其适应负载的需求。
- 通过改变一次线圈和二次线圈的匝数比例，可以实现电流的升高或降低。
3.3 绝缘和隔离- 变压器可以提供电气隔离，将输入侧和输出侧完全隔离开来。
- 这种隔离可以防止电流的短路和保护负载设备。
四、变压器的应用领域4.1 电力传输和配电系统- 变压器广泛应用于电力传输和配电系统，将发电厂产生的高电压转换为适用于家庭和工业用电的低电压。
变压器的基本结构及其工作原理
变压器的基本结构及其工作原理变压器是电力系统中常见的一种电气设备，用于改变交流电的电压。
它是由两个或多个密封绕组组成的，通常由铁芯包围着。
这些绕组可分别接通电源和负载。
1.铁芯：变压器的铁芯一般由硅钢片制成。
它的主要作用是提供一个低磁阻的磁通路径，使磁通能够有效地通过绕组。
2.一次绕组：一次绕组通常连接到电源，并产生一个交变电场。
它的作用是将电能传输到二次绕组。
3.二次绕组：二次绕组通常与负载相连，产生一个交变电场。
它的作用是将一次绕组输入的电能转化为不同电压级别的输出。
4.绝缘材料：绝缘材料用来隔离绕组，以防止电流短路和漏电。
常见的绝缘材料包括绝缘纸、绝缘油和绝缘胶。
变压器的工作原理如下：当一次绕组上加上交流电源时，由于交变电流的存在，磁场也会随之变化。
这个变化的磁场会在铁芯中产生磁通，然后穿过二次绕组。
由于电磁感应的原理，通过二次绕组的磁通会在其中产生交变电压。
这样，输入到一次绕组的电能就被传输到二次绕组，并以不同的电压形式输出。
根据电磁感应定律，变压器的输出电压与输入电压的比值取决于两个绕组的绕组比。
例如，如果二次绕组的绕组比为1:2，那么输出电压就是输入电压的两倍。
而如果绕组比为2:1，输出电压就是输入电压的一半。
变压器的工作原理可以通过以下两个重要的物理规律解释：1.法拉第电磁感应定律：它表明当一个导体中的磁通发生变化时，会在该导体上产生感应电动势。
在变压器中，一次绕组的交变电流产生的磁场变化会导致二次绕组中的感应电动势。
2.洛伦兹力定律：它表明当电流通过导体时，会在导体周围产生磁场。
在变压器中，一次绕组中的交变电流会产生磁场，这个磁场通过铁芯和二次绕组，最终产生感应电动势。
总的来说，变压器通过电磁感应的原理将输入电能转化为不同电压级别的输出。
它在电力系统中起到了重要的作用，使电能的输送和分配更加高效和安全。
变压器的结构及工作原理
变压器的结构及工作原理
1. 变压器的结构
变压器是一种用于升降电压的电器设备，由变压器铁芯、绕组、油箱、散热系统、绝
缘系统等部分组成。
(1) 变压器铁芯
变压器铁芯是由硅钢片按照一定的规则叠压而成的，主要作用是集中磁通并将其导入
绕组，同时减少磁通漏损和铁损。
变压器铁芯的构造形式有C、I、U、EI等。
(2) 绕组
变压器绕组是由铜或铝线缠绕在铁芯上的导线。
绕组包括高压绕组、低压绕组和中性
点绕组。
绕组的质量和结构影响变压器的电性能和使用寿命。
(3) 油箱
变压器油箱是装在变压器铁芯和绕组周围的容器，主要作用是冷却和绝缘，同时也用
于存储变压器油。
(4) 散热系统
变压器的散热系统通常包括风扇、散热片等，用于降低变压器的温度，保证变压器运
行的稳定性和可靠性。
变压器的绝缘系统包括绝缘材料、绝缘结构和绝缘电气测试等，用于保证变压器的安
全可靠性和使用寿命。
变压器的工作原理是基于电磁感应的原理。
当电压在变压器的高压绕组中产生变化时，导致高压绕组中的磁通量随之变化，磁通量的变化产生电磁感应力，导致低压绕组中的电
压也产生变化，从而达到升压或降压的作用。
在变压器中，电压的变化与磁通量的变化成正比。
由此可知，当发生输入电压变化时，变压器的磁通量也会随之变化，影响到输出电压，导致电压的升降。
变压器工作的效率很高，而且体积小，因此广泛应用于各个领域，如电力系统、工厂、家庭等。
变压器结构、工作原理和功能
变压器结构、工作原理和功能引言概述：变压器是一种常见的电力设备，它在电力系统中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍变压器的结构、工作原理和功能，以匡助读者更好地理解这一电力设备。
一、变压器的结构1.1 主要部件- 磁芯：变压器的磁芯由硅钢片叠压而成，用于导磁和减小磁损耗。
- 一次绕组：也称为输入绕组，由多圈的导线绕制而成，用于接收电源的电能。
- 二次绕组：也称为输出绕组，同样由多圈的导线绕制而成，用于输出变压后的电能。
- 绝缘材料：用于隔离绕组和磁芯之间，防止电流短路和电弧放电。
1.2 冷却系统- 油冷变压器：通过油冷却系统，将变压器内部产生的热量传导到变压器外部，以保持变压器的正常工作温度。
- 干式变压器：采用风冷却系统，通过风扇将变压器内部的热量带走，使变压器保持正常工作温度。
1.3 外壳和附件- 外壳：变压器的外壳通常由金属材料制成，用于保护内部部件并提供机械强度。
- 附件：包括油位计、温度计、保护装置等，用于监测和保护变压器的正常运行。
二、变压器的工作原理2.1 电磁感应- 一次绕组接入交流电源后，电流在绕组中产生磁场。
- 磁场穿过磁芯，感应到二次绕组，从而在二次绕组中产生电动势。
2.2 变压器的变比- 变压器的变比由一次绕组和二次绕组的匝数比决定。
- 如果一次绕组匝数大于二次绕组匝数，变压器为升压变压器；反之，为降压变压器。
2.3 理想变压器的功率传递- 在理想情况下，变压器的功率传递是无损耗的。
- 一次绕组输入的功率等于二次绕组输出的功率。
三、变压器的功能3.1 电压变换- 变压器可以将高电压变为低电压，或者将低电压变为高电压，以适应不同的电力系统需求。
3.2 电流变换- 变压器可以根据需要将大电流变为小电流，或者将小电流变为大电流，以满足电力传输和分配的要求。
3.3 绝缘和隔离- 变压器的绝缘和隔离功能可以防止电流短路和电弧放电，确保电力系统的安全运行。
四、总结变压器是一种重要的电力设备，它的结构包括主要部件、冷却系统、外壳和附件等。
变压器的基本原理和结构
04
变压器的应用
电力系统中的变压器
01
02
03
电压转换
电力系统中的变压器主要 用于升高或降低电压，以 满足输电和配电的需求。
隔离
变压器可以隔离不同的电 压级，以保护操作人员和 设备的安全。
稳定性
变压器能够维持系统的电 压稳定，确保电力供应的 连续性和稳定性。
工业和商业中的变压器
负载匹配
工业和商业场所使用的变 压器能够匹配各种设备的 电力需求，确保设备的正 常运行。
铁芯的截面形状分为圆形和方形，其 中圆形截面的铁芯具有较高的磁性能 和机械强度。
铁芯的结构形式主要有心式和壳式两 种，心式铁芯的磁通方向与绕组轴线 垂直，而壳式铁芯的磁通方向与绕组 轴线平行。
铁芯的接缝形式分为直缝和斜缝两种， 直缝接缝的变压器具有较高的电气性 能和机械强度，而斜缝接缝的变压器 则具有较低的成本。
详细描述
单相变压器只有一个原边和一个副边，原边通过交变电流产生交变磁场，副边 通过电磁感应原理产生感应电动势，从而实现电压的转换。单相变压器通常用 于家庭和商业应用中的电压转换。
三相变压器
总结词
三相变压器主要用于三相交流电源的转换，其结构相对复杂，效率较高。
详细描述
三相变压器有三个原边和三个副边，原边通过三相交变电流产生旋转磁场，副边 通过电磁感应原理产生三相感应电动势，从而实现电压的转换。三相变压器通常 用于电力系统中的高压输电和配电。
04
变压器的绝缘系统对于变压器的安全运行至关重要，必须保证其电气 性能和机械性能的可靠性。
变压器的油箱和附件
01 02 03 04
油箱是变压器的外壳，通常由钢板焊接而成，内部装有变压器油。
变压器油的作用是冷却和绝缘，通过循环流动带走热量并起到散热的 作用；同时作为绝缘介质，能够隔绝不同电位的金属导体。
变压器的基本工作原理与结构
变压器的基本工作原理与结构变压器是一种电磁装置，主要用于改变电压的大小，实现电能的传输和分配。
变压器的基本工作原理是利用电磁感应原理。
变压器的结构主要由两部分组成，即主线圈和副线圈。
主线圈通常被称为高压线圈，而副线圈通常被称为低压线圈。
两个线圈之间通过铁芯连接。
变压器的工作原理可以通过法拉第电磁感应定律解释。
当主线圈中通入交流电时，由于在线圈中形成了一个交变的磁场，这个交变磁场会通过铁芯传导到副线圈中，使得副线圈中的导体中也产生交变电流。
这个交变电流通过副线圈的导线，形成了一个交变的电场，进而使得副线圈的两端产生了不同大小的电压。
基于电磁感应原理，根据变压器的线圈匝数比例，可以实现电压的变换。
根据理论计算，副线圈电压与主线圈电压的比值等于副线圈匝数与主线圈匝数的比值。
这就是变压器的基本公式：U2/U1=N2/N1，其中U1、U2分别为主线圈和副线圈的电压，N1、N2分别为主线圈和副线圈的匝数。
另外，为了提高变压器的效率和性能，变压器还会采用铁芯结构。
铁芯可以有效地导磁，并减少能量的损失。
铁芯通常由硅钢片组成，这种材料具有良好的导磁性能和较低的铁损耗。
变压器还包括一些辅助设备和保护装置，例如冷却装置、温度探头、过流保护、过压保护等。
这些设备和装置可以确保变压器的正常运行，并防止过载和损坏。
总的来说，变压器是一种能够改变电压的电磁装置。
它的工作原理是利用电磁感应现象，通过主副线圈之间的电磁感应实现电压的变换。
变压器的结构主要由主线圈、副线圈和铁芯组成。
通过合理设计和选择不同匝数的线圈，可以实现不同变比的变压器，满足电网和电气设备对不同电压级别的需求。
变压器的基本工作原理与结构
变压器的基本工作原理与结构变压器是电力系统中常用的电气设备，用于变换交流电的电压大小。
它通过共同的磁环（也称为铁心）和两个或更多的线圈（也称为绕组）之间的电磁耦合而工作。
变压器的基本工作原理是根据法拉第电磁感应定律，即磁通量的变化引起了线圈中的电压。
变压器的结构主要由铁心和绕组组成。
铁心是由高导磁系数的材料制成，如硅钢片。
它通常采用“E”型或“I”型结构，这是由上部和下部相等的臂带组成的。
绕组由导电材料（如铜线）绕制而成，根据其位置和功能可以分为两种类型，即主绕组和副绕组。
主绕组通常位于铁心的中心或一侧，用于输入电源。
副绕组位于主绕组旁边，用于输出电源。
当变压器接通交流电源时，主绕组中的交流电产生磁场，这个磁场会传导到铁心中，再传导到副绕组中。
由于磁场的变化，副绕组中将产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁感应强度的变化率。
变压器中，磁感应强度的变化与线圈的匝数比例成正比。
因此，当主绕组的匝数比副绕组的匝数大时，输出电压将小于输入电压，从而实现升压的效果。
反之，则实现降压的效果。
变压器的工作原理可以用以下公式表示：V1/N1=V2/N2其中V1和N1分别为输入电压和主绕组的匝数，V2和N2分别为输出电压和副绕组的匝数。
通过调整主绕组和副绕组的匝数比例，可以实现不同的电压变换。
此外，变压器还有一些其他的重要组件，如冷却系统和绝缘材料。
冷却系统用于控制变压器的温度，以确保其正常运行。
绝缘材料用于绝缘绕组和铁心，以防止电流泄漏和绕组之间的短路。
总之，变压器是一种通过电磁耦合将交流电压变换为不同大小的电器设备。
它的工作原理基于法拉第电磁感应定律，通过调整主绕组和副绕组的匝数比例来实现电压的变换。
变压器的结构主要由铁心和绕组组成，还包括冷却系统和绝缘材料。
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磁路不饱和：磁化曲线线性，iμ正弦变化，与感应电势 相差90度，为纯无功电流。
F N1i R
N12 di d e1 N1 dt R dt N12 N12 2 I cos t 2 I sin(t ) R R 2
第二章 变压器
铁芯饱和时：磁通正弦变化，磁化电流为尖顶波。
线性磁路中，电抗为常数；
非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。
第二章 变压器
2.3
变压器的负载运行
原边接入电源、副边接负载阻抗ZL时的运行情况，称为 变压器的负载运行。 一、电磁关系分析 . Φm .
I1
. . U1 Φ .
I2
. Z Φ2σ L
E1 E2
1σ
.
. . E1σ E2σ
变压器负载运行
Φ
Φ
Φ iμ iμ
iμ Φ
ωt1 ωt2
ωt
ωt1 ωt2
iμ
ωt
ωt 磁化电流图解法
第二章 变压器
铁芯饱和时：当磁通为平顶波，磁化电流为正弦波。
Φ
Φ
Φ iμ iμ
iμ
Φ ωt
ωt1 ωt2
ωt ωt1 ωt2 ωt
iμ
磁化电流2
第二章 变压器
iFe （2）铁耗电流（有功分量） 与铁心损耗对应，铁耗电流 iFe 与-e1同相位，为有功 电流。
. U1 . jI0x1 . I 0 r1 . -E1
IFe . E2 . E1
.
. I0 . Iμ . Φm
第二章 变压器
小结
（1）主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定， 与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。 （2）空载电流大小与主磁通、线圈匝数及磁路的磁阻有关，铁 心所用材料的导磁性能越好，空载电流越小。 （3）电抗是联系电气量（电动势)与磁场量（磁通）的桥梁。 感应电动势可用电抗压降的形式表示。
e2=-N2
dt
第二章 变压器
1. 变压器的分类
(1) 按用途
电力变压器、整流变压器、仪用变压器、特种变压器
(2) 按相数
单相、三相、多相变压器
(3) 按结构
双绕组变压器、三绕组变压器、 多绕组变压器、自耦变压器等
(4) 按冷却方式
干式、油浸式、充气式变压器
第二章 变压器
电子变压器
干式变压器
电源变压器
I 1 N1 I 2 N 2 I 0 N1 F1 F 2 F m F 0
.
.
.
负载时磁势平衡方程
第二章 变压器
移项，两边同除以N 得： . 1
I2 I 1 I 0 ( ) k
. .
由负载引起，称原边 电流的负载分量
. . .
k
I2 令 I1L k
.
.
第二章 变压器
可得，激磁电流Im与感应电势E1关系：
1 1 I m I Fe I E1 ( ) RFe jx
. . . .
Im IFe E1 RFe Iµ xµ
Im
Rm
E1
2 RFe xm x 2 2 RFe x
xm
Rm RFe
2 x 2 2 RFe x
空载电流作用和性质 一方面：用来励磁，建立磁场-----无功分量 另方面：供变压器空载损耗-------有功分量 性质：主要是感性无功性质----也称励磁电流； 大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质 及几何尺寸有关。
第二章 变压器
4、激磁阻抗 类同前面漏电抗的推导，主磁通、感应电势、磁化电抗：
忽略漏阻抗压降后有效值： U1 E1 4.44 fN1 m 故：
E1 U1 m 4.44 fN1 4.44 fN1
可知：影响主磁通大小的因素是电源电压、电源频率和 一次侧线圈的匝数，与铁芯的材质和几何尺寸无关。
第二章 变压器
四、相量图 可更好地表达电压、电势、电流之间关系。依据电压 平衡方程式。Φm作为基准相量。
d 1 di1 2 e1 N1 N1 1 dt dt e1 N 1
2 1
di1 2 2 N1 1 I1 cos t dt
. .
写成复数形式：E1
j N12 1 I 1 jx1 I 1
.
其中： x1 N121 L1 2 f L1
则有：
E1 I m Z m I m ( Rm jxm )
.
.
.
第二章 变压器
三、等效电路
. I0 . U1 r1 x1 . E1 一次侧等效电路 变压器空载等效电路 xm >> x1 rm >>r1 . U1 . I0
磁滞、涡流效应
r1
x1 . E1 Rm xm
xm >> rm
E2m sin(t 2)
第二章 变压器
电势有效值：
E1
E1m 2
2 fN1 m 4.44 fN1 m
忽略漏阻抗压降后有效值：
U1 E1 4.44 fN1 m
故：
m
E1 U1 4.44 fN1 4.44 fN1
第二章 变压器
二、电压平衡方程式 正方向规定如前，注意： （1）正方向规定可以任意 （2）通常原边按电动机惯例对待，副边按发电机惯例
※ 三相变压器是指线电流。
第二章 变压器
(3) 额定功率（额定容量） SN 指视在功率的额定值。 ※ 单相变压器： SN = U2N I2N = U1N I1N
※ 三相变压器：
SN =√3 U2N I2N =√3 U1N I1N
(4) 额定频率 fN 一般： fN = 50Hz（工频）
(5) 额定相数，效率，温升，短路电流，运行方式，冷却 方式，接线图，连接组别等等。
N1 N2
则：
I 1 I 0 I 1L
随着负载电流I2出现，产生二次侧磁势I2N2,相应的一次侧电
第二章 变压器
去系统另一部分
降压变压器 配电变压器
D
发电机
升压变压器 110kv 三绕组 230kv 变压器
11kv
其他负载
11kv
电力系统中变压器的使用
第二章 变压器
2.1 变压器的工作原理及基本结构
变压器是通过电磁感应原理，或者利用互感作用从一 个电路向另一个电路传递能量的电器。两个互相绝缘的绕 组套在同一铁心上，他们之间有磁的耦合，没有电路的直 接联系。 当原边接到交流电源时，原边有交流电流并在铁心中 产生交变磁通，根据电磁感应定律，原、副边绕组分别感 应电势e1、e2 ,副边有了电势可向负载供电，实现能量传递， 调节变比k即可达到变压的目的。 dΦ e1=-N1 N1 dt k= N2 变压比 dΦ
（3）习惯上，端电压U表示电压降，电势E表示电压升
1、电压平衡方程式 原绕组： U 1
.
E1 E1 I 1 r1
U 2 E2
. .
.
.
.
副绕组：空载时，I2=0
第二章 变压器
2、漏电抗 原边漏磁通：
漏磁导
磁势
1 1 F1 1 N1i1
若i1随时间作正弦变化，则可写成： i1 2I1 sin t
第二章 变压器
3.变压器铭牌和额定值
(1) 额定电压 U1N / U2N
指空载电压的额定值。
即当 U1 = U1N 时, U20 = U2N 如铭牌上标注: 电压 10 000 / 230 V ※ 对三相变压器是指线电压。 (2) 额定电流 I1N / I2N
指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。
第二章 变压器
2.2 变压器的空载运行
原边加额定电压，副边开路、负载电流为零时的运行 情况，称为变压器的空载运行。
一、电磁关系分析 Φm
i0 u1 Φ 1σ
i2=0 u2
e1
e1σ
e2
变压器空载运行
第二章 变压器
正方向规定 （1）原边绕组内电流的正方向与电源电压正方向一致； （2）按右手螺旋关系，正方向的电流产生正方向的磁通； （3）感应电势正方向与产生该电动势的磁通方向之间符合 右手螺旋关系，故感应电势与电流正方向一致。 副边： （1）副边绕组感应电势正方向与产生该电动势的磁通正方 向之间符合右手螺旋关系；
负载时，主磁通由变化后的一次绕组磁势F1=I1N1，二次侧 绕组磁势共同作用的结果。
前述，由于一次绕组漏抗很小，可忽略，负载时：
U1 E1 4.44 fN1 m
可见：当外电压U1和频率一定时，主磁通在负载时仍基本 保持不变。也可以说：负载时的合成磁势I1N1+I2N2和空载 时的磁势I0N1相等。
（2）副边绕组电流正方向与副边绕组电动势正方向一致；
（3）副边绕组端电压的正方向与电流正方向一致。
第二章 变压器
主、漏磁通的区别 (1) 性质上 Φ0与I0成非线性关系， Φ1σ与I0成线性关系；
(2) 数量上
Φ0占99%以上，Φ1σ仅占1%以下； (3) 作用上 Φ0起传递能量的作用， Φ1σ起漏抗压降作用。
称为原绕组漏电抗。与频率，漏电感、匝数平方成正比，与漏磁导 成正比。
第二章 变压器
3、激磁电流 定义：产生主磁通所需要的电流，叫激磁电流，im表示。 空载时，一次侧空载电流就是激磁电流。包含两分量： 磁化电流（无功分量）iμ ，铁耗电流（有功分量）iFe 。 （1）磁化电流
i 2 I sin t
第二章 变压器
第二章 变压器
►本章重点 (1)变压器工作原理
(2)变压器的基本方程式和电磁关系