电力变压器理论
电力电子变压器理论研究综述
ｔｅ ｄｏｆ ｗｅ ｌｃｒ ｎｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ． ｒｎ ｐｏ ｒｅｅ ｔｏ ｃｔａ ｓ ｏ ｍｅ ｓ
Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｗ ｅ ｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｔａ ｓ ｏ ｍ ｅ ； ｏ ｒｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｅ ｈ ｌ ｙ ｕ ｌ ｙ ｏｆ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｙｗｏ ｄ ： ｏ ｒｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｐ ｗｅ ｌ ｃ ｒ ｎ ｃｔ ｃ ｎｏ ｏｇ ；ｑ ａ ｉ ｔ ｐｏ ｒ ｓ ｐ ｌ
ｇ ．Ｖｉ ｎ ｌｓｓｔ ｈｅｒ ｌｖ ｎ ｈ ｏ ｙ ａ ｔ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｏ ｒｅ ｅ ｔｏ ｃｔ ｃ ｎｏｏｇ ｎ ｐ ｗｅ ｌｃｒ ｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒｆｅｄ ｈｉ Ｙ ａ ａ ａｙ ｉ ｏ ｔ ｅｅ ａ ｔｔ ｅ ｒ ｎｄ ｉ ａ ｐｌ ｔｏ ｆｐ ｗｅ ｌｃｒ ｎｉ ｅ ｈ ｌ ｙ ｉ ｏ ｒｅｅ ｔｏｎｃ ｔａ ｓｏ ｍｅ ｌ，ｔ ｓ ｓ ｃ ｉ
控式 电力 电子变 压器 、交 一 一 型 电力 电子变 压器 、反激 型 电力 电子 变压 器、双 Ｐ Ｍ变 换型 电力 电 交 交 Ｗ
子变压 器几种 典型 的设计 构想进行 了梳理 ，并且给 出了相应 的主 电路 拓扑 。通 过分析 电力 电子技术在 电力 电子变 压器研 究领域 的相关理 论及其 应用 ，阐述各 种拓 扑的优缺 点 ，并给 出了主要的研 究方 向和
发展趋 势 。 关 键 词 ： 电力 电子 变 压 器 ； 电力 电子 技 术 ； 电能 质 量
中图分类号：Ｔ ４ １ １ Ｍ ０ ．
文献标识 码：Ａ
文章编号：
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｓｕｍ ｍ ａ ｙ ０ ｗｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ａ ｆ ｒ ｅ ｓａ ｃ ｒ ｆＰ０ ｒＥｌｃ ｒ ｎ ｃＴｒ ｎｓｌ ｍ ｒＴｈｅ ｒ ０ ｏｙ
课题二 任务1 电力变压器的认识
电机变压器原理与维修一体化教学
3.主要附件
三、电力变压器的铭牌参数
为了使电力变压器安全、经济运行,并保证一定的使用寿命,制造厂按照
1.电力变压器的型号
按照国家标准规定,变压器的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成,它表示变压器的结构特点、额定容量(kV·A)和高压侧的电压等级(kV)。
变压器的型号含义如图2-1-6所示。
例如:SL9-800/10为三相铝绕组油浸式电力变压器,设计计序号为9,额定容量为800kV·A,高压绕组电压等级为10kV。
2.相数
电力变压器分单相和三相两种,220kV及以下电压等级的电力变压器都是三相变压器。
3.额定频率(fN)
变压器的额定频率是指所设计的运行频率,我国电网电压的额定频率规定为50Hz(常称“工频”),有些国家规定频率为60Hz。
4.额定电压(U1N、U2N)
额定电压是指变压器线电压的有效值,它应与所连接的输变电线路电压。
电机学-变压器
2、磁滞电流分量Ih ：Ih与-E1同相位，
是有功分量电流。
3、涡流电流分量Ie： Ie与-E1同相位
Ie由涡流引起的，与涡流损耗对应，
所以：又由于Ih和Ie同相位，合并称为铁耗电流分量，用IFe表示。
空载时励磁电流
❖ Iu——磁化电流，无功性质，为主要分量 ❖ Ife——铁耗电流，有功性质，产生磁滞（Ih）
e2有效值E2 E2m / 2 2f N2 m
图2-8
2、电压变比
❖ 变比——初级电压与次级空载时端点电压之比。 ❖ 电压变比k 决定于初级、次级绕组匝数比。 ❖ 略去电阻压降和漏磁电势
k U1 E1 N1 U 20 E2 N2
四、励磁电流的三个分量
❖ 忽略电阻压降和漏磁电势，则U1＝E1＝4.44fN1m。 m∝U1即：当外施电压U1为定值，主磁通m也 为一定值
k＝N1/N2＝1
一)次级电流的归算值
归算前后磁势应保持不变
I
' 2
N
' 2
I2N2
I
' 2
I2
N2
N
' 2
I2
N2 N1
I2 / k
❖ 物加理 了k意倍义。：为当保用持N磁2＝势N不1替变代。了次N级2电，流其归匝算数值增 减小到原来的1／k倍。
二)次级电势的归算值
归算前后次级边电磁功率应不变 ❖ E2I2＝E2I2
❖ 励磁电流的值决定于主磁通 m，即决
定于E1。
u1≈E1=4.44fN1Φm
电磁现象
返回
2、基本方程式
返回
3、归算
❖ 绕组归算——用一假想的绕组替代其中一个 绕组使成为k＝1的变压器。
变压器原理介绍
变压器原理介绍
变压器是一种基于电磁感应原理工作的电力设备，它主要用于改变交流电的电压大小。
其主要由两个或多个线圈（一般称为初级线圈和次级线圈）组成，这些线圈通过一个共同的铁芯连接，使得线圈之间的耦合达到最大。
变压器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和电感耦合的原理。
当交流电通过初级线圈时，流经导线的电流会产生磁场，这个磁场会通过铁芯传导到次级线圈中，使其产生感应电动势。
这样，当初级线圈上的交流电电压变化时，次级线圈上也会产生相应大小的电压变化。
根据变压器的原理，可以推导出两个重要的公式：
1. 变压器的电压比等于次级线圈的匝数与初级线圈的匝数之比，即：
电压比 = 次级线圈匝数 / 初级线圈匝数
2. 变压器的电流比等于初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比，即：
电流比 = 初级线圈匝数 / 次级线圈匝数
根据这两个公式，可以实现电压的升高或降低，并且在变压器中保持功率守恒。
当电压比大于1时，变压器被称为升压变压器，用于将低电压升高到高电压；而当电压比小于1时，变压器被称为降压变压器，用于将高电压降低为低电压。
变压器广泛应用于电力系统中，用于将发电厂产生的高电压输
送到远距离，并在配电站等地方将电压降低供给用户使用。
同时，变压器也被广泛用于各种电子设备中，用于提供不同的电压供给不同的电路部件。
第9章电力变压器的运行
K1
I 12 t1
I
2 2
t
2
I
2 n
t
n
t1 t2 tn
0.32 8 0.82 4 0.52 8 0.514
848
查图9-6a曲线得过负荷倍数得K2=1.33。
第四节 变压器的事故过负荷
系统发生局部故障或变电所的某台变压器故障被切除，使部分 不能切除的负荷转移到其它变压器上时，这些变压器的负荷会 超过正常过负荷值很多，称为事故过负荷或短期急救负载。
T e P(t 98)d t T e P(9898) T 0
2)平均相对老化率：变压器在一定的时间间隔T内实际所损失 的寿命与恒温98℃运行时的正常寿命损失T的比值。
T e P(t 98)d t
0
1
T e P(t 98)d t
T
T0
当λ>1 时，变压器的老化大于正常老化，预期寿命缩短；
第9章电力变压器的运行
2021年7月30日星期五
电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随 着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，升压和降压的层次 增多，系统中变压器的总容量已达发电机装机容量的7~10倍。 可见电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。本章着 重介绍电力变压器运行中的基本理论。
三、等值空气温度 1. 平均温度δav不能表示变化的温度对绝缘老化的影响 变压器的绝缘老化速度与绕组温度呈指数函数非线性关系，在 高温时绝缘老化的加速远远大于低温时绝缘老化的延缓。
2. 等值空气温度
等值空气温度δeq ：指某一空气温度，如果在一定时间间隔内 维持此温度和变压器所带负荷不变，变压器所遭受的绝缘老化 等于空气温度自然变化时的绝缘老化。
第2章 变压器的基本作用原理与理论分析
3、油枕 4、高低压绝缘套管 5、油标` 6、起吊孔
1、油箱
2、散热管
7、铭牌
18
大型电力变压器
19
五、变压器的额定值
1 额定容量S N (kVA) : 、
指铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率。
2 额定电流I1N 和I 2 N ( A) : 、
指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相 变压器中指的是线电流
铁轭
铁芯柱
铁芯叠片
装配实物
11
铁芯各种截面
充分利用空间
提高变压器容量
减小体积。
12
㈡、绕组
变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。
按照绕组在铁芯中的排列方法分为：铁芯式和铁壳式两类 按照变压器绕组的基本形式分为：同芯式和交叠式两种．
1、铁芯式:
（1）、每个铁芯柱上都套有
高压绕组和低乐绕组。为了绝
3 额定电压U1N 和U 2 N (kV ) : 、
指长期运行时所能承受的工作电压（ 线电压）
U1N是指加在一次侧的额定 电压,U 2 N 是指一次侧加 U1N时二次的开路电压对三相变压器指的是线 . 电压.
20
三者关系：
单相 : S 三相 : S
N N
U 1 N I1 N U 2 N I 2 N 3U1N I1N 3U 2 N I 2 N
同理，二次侧感应电动势也有同样的结论。
则:
e2 N 2 d 0 2fN 2 m sin(t 90 0 ) E2 m sin(t 90 0 ) dt
有效值: E2 4.44 fN2m
相量:
E2 j 4.44 fN2m
25
⒉ E1﹑E2在时间相位上滞后于磁通 0 900. 其波形图和相量图如图2—8所示
变压器内磁通、电压、频率的关系
变压器内磁通、电压、频率的关系一、引言变压器是电力系统中的重要设备，它的性能和运行状况对于电力系统的安全稳定至关重要。
变压器的核心元件是线圈和铁芯，线圈上施加电压会导致铁芯中产生磁通。
磁通、电压和频率是变压器运行中的重要参数，它们之间存在密切的关系。
本文将深入探讨变压器内磁通、电压和频率的关系，以期为变压器的设计、运行和维护提供理论支持。
二、变压器的工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当在变压器的一次侧施加交流电压时，线圈中产生变化的磁场，这个变化的磁场在二次侧产生感应电动势。
感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即E=-dΦ/dt。
其中，E表示感应电动势，Φ表示磁通，t表示时间。
三、磁通、电压与频率的关系在变压器中，磁通、电压和频率之间存在密切的关系。
在理想情况下，变压器中的磁通Φ与一次侧电压U、频率f以及线圈匝数N成正比，即Φ=U/Nf。
这个公式表明，当电压和匝数一定时，磁通与频率成正比；当频率一定时，磁通与电压成正比。
然而，实际变压器中存在漏磁、铁损等损耗因素，这些因素会影响磁通与电压和频率的关系。
因此，在实际应用中，需要考虑到这些损耗因素对变压器性能的影响。
四、实践中的应用与结论在变压器的设计、运行和维护过程中，需要充分考虑到磁通、电压和频率的关系。
首先，在变压器设计时，需要根据预期的电压和频率范围，合理选择线圈匝数和铁芯材料，以保证变压器在正常工作时具有足够的磁通。
此外，需要考虑损耗因素对变压器性能的影响，采取相应的措施减小损耗。
其次，在变压器运行时，需要监视磁通、电压和频率的变化情况。
如果发现异常情况，如电压波动、磁通异常或频率偏差等，应及时采取措施进行处理，以保证变压器的安全稳定运行。
同时，需要根据实际情况对变压器进行维护和检修，及时发现并处理潜在的故障。
最后，本文对变压器内磁通、电压和频率的关系进行了深入探讨，这些关系是变压器设计和运行的重要基础。
通过充分考虑磁通、电压和频率的关系，以及损耗因素的影响，可以保证变压器的性能和运行状况良好，为电力系统的安全稳定提供保障。
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
变压器原理
变压器原理§变压器基本工作原理、结构与额定数据一、理想变压器的运行原理：{2111eeiu→→→φ·变压器电动势：匝数为N的线圈环链φ，当φ变化时，线圈两端感生电动势e的大小与N及dd tφ成正比，方向由楞次定律决定。
·楞次定律：在变化磁场中线圈感应电动势的方向总是使它推动的电流产生另一个磁场，阻止原有磁场的变化。
U2＋－变压器的基本结构U1高U1+ e1=0一次侧等效电路(假定一次侧线圈电阻值为零)e22U2－e2=0二次侧等效电路·假设：1、一二次侧完全耦合无漏磁，忽略一二次侧线圈电阻；2、忽略铁心损耗；3、忽略铁心磁阻；4、1U为正弦电压。
·假定正向：电动势是箭头指向为高，电压是箭头指向为低。
·主磁通方向由一次侧励磁电流和绕组缠绕方向通过右手螺旋法则确定。
·一次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当与励磁电流方向相反，所以它的实际方向应当高电位在上，图中的假定正向与实际方向相反，故有dtd e 1Φ-=N 1 ·二次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当阻止主磁通的变化，即按右手螺旋法则应当产生与主磁通方向相反的磁通，按图中副方绕组的缠绕方向，它的实际方向也应当高电位在上，图中的假定正向与实际方向也相反，所以有dtd Ne 2Φ-=2，一二次侧感应电动势同相位。
而按照电路理论，有u e u e 1122=-=·变压器的电压变比21212121e U U E E N N e e K ====·因为假定铁心损耗为零，故有变压器一二次侧视在功率相等：2I =U I U 211,故e K I I 121= ·L e L LZ K I U Z , I U Z 21122===∧ ·变压器的功能是在实现对电压有效值变换的同时， 还实现了对电流有效值和阻抗大小的变换。
二、基本结构〖阅读〗 三、额定数据·S N ：额定工况下输出视在功率保证值。
变压器 原理
变压器原理
变压器是一种电力传输和变换装置，可用来改变交流电压的大小。
它主要由两个线圈——主线圈和副线圈组成。
主线圈通常被称为高压线圈，而副线圈被称为低压线圈。
当交流电通过主线圈时，会在主线圈中产生变化的磁场。
这个磁场会切割副线圈，从而在副线圈中也产生电动势。
根据法拉第电磁感应定律，副线圈中的电动势与主线圈中的电动势成正比。
变压器的工作原理基于互感现象。
互感是指当两个线圈靠近时，它们之间会相互影响，从而导致一种电磁耦合。
在变压器中，通过改变主线圈和副线圈的匝数比，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
根据互感现象的原理，当主线圈的匝数比副线圈的匝数大时，输出电压将比输入电压小。
这被称为降压变压器。
相反，当主线圈的匝数比副线圈的匝数小时，输出电压将比输入电压大。
这被称为升压变压器。
为了减少能量损失和提高效率，变压器通常采用铁芯。
铁芯的存在可以集中和引导磁场，从而提高互感的效果。
除了用于改变电压，变压器还可以用于隔离电路和传送电能。
由于变压器没有机械部件，因此没有摩擦损耗，工作稳定可靠。
在实际应用中，变压器广泛用于电力系统、电子设备、通信系统等领域，为不同电器设备提供适合的电压供应。
第五章 第一节变压器原理
(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，具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②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。
二、变压器的基本工作原理
图5.1 双绕组变压器的工作原理示意图 (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(副边)N2。 (2)工作原理 当一次绕组接交流电压后，就有激磁电流i存在，该电流在铁心中可产生一个 交变的主磁通Φ。 Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
I 0 I m I 0 I 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
（5-12）
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得：
E1 (rm jxm )I m zm I m
2
（5-13）
r 式中，m 为激磁电阻，它反映了铁心内部的损耗即： pFe I m rm ；xm Lm 为激磁电 抗，它表征了主磁路铁心的磁化性能，其中，激磁电感 Lm 可由下式给出：
，称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见，变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变 换的功能。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 N2>N1，则为升压变压器(step-up transformer)； 若使 N2<N1，则为降压变压器(step-down transformer)。 图5.1中，二次侧的负载阻抗为：
(完整版)电力变压器理论
电力变压器基础知识变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。
变压器用途一般分为电力变压器和特种变压器及仪用互感器（电压互感器和电流互感器）。
电力变压器按冷却介质可分为油浸式和干式两种。
在电力系统中，电力变压器（以下简称变压器）是一个重要的设备。
发电厂的发电机输出电压由于受发电机绝缘水平限制，通常为6.3kV、IO.5kV，最高不超过2OkV。
在远距离输送电能时，须将发电机的输出电压通过升压变压器将电压升高到几万伏或几十万伏，以降低输电线电流，从而减少输电线路上的能量损耗。
输电线路将几万伏或几十万伏的高压电能输送到负荷区后，须经降压变压器将高电压降低，以适合于用电设备的使用。
故在供电系统中需要大量的降压变压器，将输电线路输送的高压变换成不同等级的电压，以满足各类负荷的需要由多个电站联合组成电力系统时，要依靠变压器将不同电压等级的线路连接起来。
所以，变压器是电力系统中不可缺少的重要设备。
第一节变压器的工作原理与结构一、变压器的工作原理变压器是根据电磁感应原理工作的。
图2-1是单相变压器的原理图。
图中在闭合的铁芯上，绕有两个互相绝缘的绕组，其中，接入电源的一侧叫一次侧绕组，输出电能的一侧为二次侧绕组。
当交流电源电压U i加到一次侧绕组后，就有交流电流I i通过该绕组，在铁芯中产生交变磁通0,这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿二次侧组，两个组分别生感应过绕绕产单相变压器原理 C. 1势E i 和E 2，。
这时，如果二次侧绕组与外电路的负荷接通，便有电流12,流入负荷，即二次侧绕组有电能输出根据电磁感应定律可以导出 一次侧绕组感应电势为：E i =4.44fN i $ m二次侧绕组感应电势为:E 2=4.44fN 2 $ m式中:f------电源频率；N i ------- 一次侧绕组匝数N 2-----二次侧绕组匝数$ m ---铁芯中主磁通幅值。
配电变压器原理
配电变压器原理
配电变压器原理是通过变压器的升降压作用来实现电能的传输和分配。
变压器由铁芯和线圈组成，工作时通过输入线圈的电流产生磁场，磁场作用下将电能传输到输出线圈，从而实现电压的升降。
在配电系统中，变压器起着电能传输和电压调节的作用。
输入电线圈称为初级线圈，输出电线圈称为次级线圈。
初级线圈通常接入高电压，而次级线圈通常连接低电压负载。
配电变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
根据定律，磁通量的变化会在线圈中产生感应电动势。
变压器中的铁芯可以提高磁通量，从而增加感应电动势和电压变化。
当交流电通过初级线圈时，产生的磁场会传递到次级线圈，并在次级线圈中产生感应电动势。
根据变压器的转比关系，次级线圈的匝数可以使变压器的输出电压调整到所需的水平。
变压器的转比是由初级线圈匝数和次级线圈匝数的比值决定的。
转比越大，输出电压相对于输入电压就越大。
通过控制线圈的匝数，可以根据需要在电网中实现不同层次的电压。
此外，变压器的工作还涉及功率平衡。
变压器的输入功率等于输出功率，功率平衡可以通过变压器的转换效率来实现。
变压器的转换效率取决于铁芯的材料、绕组的损耗以及电阻等因素。
总之，配电变压器原理基于法拉第电磁感应定律，通过变压器
的升降压作用实现电能的传输和分配。
变压器的转比和功率平衡是实现电压调节和能量转换的关键要素。
变压器理论知识培训课件精选全文
18
41、
变压器基础知识
画册内页
变压器发展趋势
1.高电压大容量变压器 2.高电压直流换流变压器 3.解体变压器 4.过负荷能力强 5.抗短路能力强 6.联络变压器向全自冷方向发展 7.线圈热点温度的检测 8.智能变压器方向发展 9.户内变压器
19
41、
变压器基础知识
画册内页
变压器选用标准
我国电力变压器的标准为GB1094,等同或等效IEC60076标准、美国 标准ANSI.IEEE; 通常选用标准有:
画册内页
电力变压器主要性能参数
8. 额定性能参数
8.1 空载损耗：从电压较低的绕组施加额定电压和额定频率的正弦 波，其他绕组开路时测量的损耗；
8.2 负载损耗：在变压器一侧绕组中通过额定频率和正弦波的额定 电流，另一侧绕组短路时的损耗；
8.3 空载电流：该绕组流过的稳态电流称之为空载电流；
8.4短路阻抗：由漏磁引起的变压器内部电压降，一侧绕组短路， 另一侧施加电压，当加压侧电流达到额定电流时，所施加电压占该 侧额定电压的百分数称为短路阻抗用“%”表示。
14
41、
变压器基础知识
画册内页
电力变压器主要性能参数
1.额定容量： 是指某一个绕组的视在功率的规定值（kVA或MVA）和该绕组的
额定电压，一起决定其额定电流。
2. 额定电压： 是指当施加在其中一个绕组上的电压为额定值时，在空载情况下，
所有绕组同感应出各自的额定值。
3. 额定电流： 由变压器的额定容量和额定电压计算出的流经绕组或线路端的电
20
4二、
变压器品控培训内容简介
画册内页
1、变压器基础知识 2、变压器各部件结构设计、工艺流程和关键品控点
电力电子变压器原理、现状、应用场合介绍
电力电子变压器介绍0、刖言电力电子变压器（Power Electronic Transformer简称PET）作为一种新型的能量转换设备，与传统的变压器相比，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。
它是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，通过电力电子器件和电力电子变流技术，对能量进行转换与控制，以替代传统的电力变压器。
1、基本原理PET的设计思路源于具有高频连接的AC/AC变换电路，其基本原理见图1,即通过电力电子变换技术将变压器原边的工频交流输入信号变换为高频信号，经高频变压器耦合到副边后，再经电力电子变换还原成工频交流输出。
因高频变压器起隔离和变压作用，因铁心式变压器的体积与频率成反比所以高频变的体积远小于工频变压器，其整体效率高。
输人高频高频输出图1电力电子变压器基本原理框图PET的具体实现方案分两种形式：一是在变换中不含直流环节，即直接AC/AC变换，其原理是：在高频变压器原边进行高频调制，在副边同步解调；二是在变换中存在直流环节，通常在变压器原边进行AC/AC变换，再将直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副边后，在副边进行DC/AC变换。
比较两种方案，后种控制特性良好，通过PWM 调制技术可实现变压器原副边电压、电流和功率的灵活控制, 有望成为今后的发展方向。
2、研究现状自1970 年美国GE 公司首先发明了具有高频连接的AC/AC 变换电路后, 很多科研工作者对各种不同结构的具有高频连接的AC/AC 变换器进行了深入的探讨和研究, 并提出了PET 的概念。
美国海军和美国电力科学研究院(EPRI)的研究小组先后提出了一种固态变压器结构，Koo suke Harada 等人也提出了一种智能变压器, 他们通过对高频技术的使用, 使变压器体积减小, 实现恒压、恒流、功率因数校正等功能。
早期的PET的理论和实现研究由于受当时电力电子器件和功率变换技术发展水平的限制, 所提出的各种设计方案均未能实用化, 特别是在可用于实际输配电系统(10kV以上)的PET的研究方面进展不大。
电力变压器工作原理
电力变压器工作原理
电力变压器是一种用于改变电压的装置，它通过电磁感应原理进行工作。
其基本组成部分包括一个铁芯和两个相互绕制的线圈，分别称为主线圈和副线圈。
当主线圈上施加交流电源时，它会产生一个交变磁场。
这个交变磁场会穿过铁芯，并在副线圈中引起电磁感应。
根据法拉第电磁感应定律，副线圈中会产生一种交流电流，其频率与主线圈中的电流频率相同，但其电压大小与主副线圈的绕制比有关。
电力变压器的关键是绕制比。
绕制比是指主线圈和副线圈中的线圈匝数之间的比例关系。
如果主线圈匝数大于副线圈匝数，即绕制比大于1，那么副线圈的输出电压就会比输入电压低。
反之，如果绕制比小于1，副线圈的输出电压就会比输入电压高。
这是因为交变磁场通过铁芯时，会在铁芯中产生感应电动势。
这个感应电动势会阻碍主线圈中的电流变化，以保持磁场稳定。
根据欧姆定律，电流通过一个电阻时会产生电压降，因此感应电动势会导致主线圈中的电压下降。
根据能量守恒定律，电力变压器的输入功率等于输出功率。
因此，在一个理想的电力变压器中，电压的降低会导致电流的增加，以保持输入输出功率平衡。
总之，电力变压器通过交变磁场的感应作用，利用线圈匝数比
例关系来改变输入电压的大小。
其工作基于电磁感应原理，用于调整电网中不同电器设备所需的电压。
(完整版)电力变压器理论
6、冷却装置
变压器运行时，由绕组和铁芯中产生的损耗转化为热量，必须及时散热，以免变压器过热造成事故。变压器的冷却装置是起散热的作用的。根据变压器容量大小不同，采用不同的冷却装置。
由于变压器一、二次侧的漏电抗和电阻都比较小，可以忽略不计，因此可近似地认为:
一次电压有效值:U1≈E1，二次电压有效值:U2≈E2。于是
式中:K----变压器的变比。
变压器一、二次侧绕组因匝数不同将导致一、二次侧绕组的电压高低不等，匝数多的一边电压高，匝数少的一边电压低，这就是变压器能够改变电压的道理。
根据电磁感应定律可以导出:
一次侧绕组感应电势为:E1=4.44fN1φm
二次侧绕组感应电势为:E2=4.44fN2φm
式中:f------电源频率;
N1-----一次侧绕组匝数;
N2-----二次侧绕组匝数;
φm---铁芯中主磁通幅值。
由(2-1)、(2-2)式得出:
由此可见，变压器一、二次侧感应电势之比等于一、二次侧绕组匝数之比。
4、分接开关
为了供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，均需对变压器进行电压调整。目前，变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设置分接，以切除或增加一部分绕组的线匝，以改变绕组的匝数，从而达到改变电压比的有级调整电压的方法。这种绕组抽出分接以供调压的电路，称为调压电路;变换分接以进行调压所采用的开关，称为分接开关。一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接。这是因为高压绕组一则常套在外面。引出分接方便;二则高压侧电流小，分接引线和分接开关的载流部分截面小，开关接触触头也较容易制造。
电力变压器的工作原理
电力变压器的工作原理
电力变压器是一种用来改变交流电压的装置。
它由一对绕组构成，将电流传递到铁芯中。
工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当交流电通过变压器的主绕组（称为原边）时，它会在铁芯中产生一个交变磁场。
这个磁场又会通过变压器的副绕组（称为次边）来产生电动势。
由于绕组的匝数比不同，电动势会被转换为新的电压。
原边和次边上的绕组根据需要可以分为多个匝数。
如果原边的匝数大于次边，那么变压器将被称为升压变压器；反之，如果原边的匝数小于次边，那么变压器将被称为降压变压器。
变压器中绕组的绝缘材料起到隔离和保护的作用，以防止电流泄露。
铁芯则用来提高磁场的导磁性能和减小能量损耗。
根据绕组的连接方式，变压器可以分为两种类型：接地变压器和非接地变压器。
接地变压器中的原边和次边至少有一个绕组与地相连，用来确保系统的安全性。
非接地变压器中的绕组则没有与地相连。
除了改变电压，变压器还具有另外一个重要的特性：它可以改变电流的大小。
根据能量守恒定律，变压器原边和次边上的电流乘以电压应该是相等的。
因此，如果原边电流较大，那么次边电流就会相应减小；反之，如果原边电流较小，那么次边电流就会相应增大。
总之，电力变压器通过法拉第电磁感应原理使得电力系统能够方便地改变交流电的电压和电流大小，以满足各种不同需求。
电力电子变压器介绍
拓扑结构2：
如图所示，结构2的三级型PET是具有三相自 平衡能力的PET。其中右图是其中单相的详细结构。
自平衡PET高压级的每一相都由N个完全相同的单相全桥 VSC模块级联而成，并通过适当的控制使交流侧高压平均分配 在N个单相全桥变换器上。隔离级采用的是双全桥DC-DC变换器， 将其拓展为N个输入3个输出的结构，相应地采用了一个N输入、 3输出的高频变压器。低压级由三个独立的单相全桥变换器模 块组成，再将每个单元形成的三相输出对应并联在一起。 自平衡PET结构是针对系统或负载侧出现的不平衡都会藕合 到另一侧这一问题而提出的。因为配电系统中不对称负荷会非 常频繁地出现，三相系统电压不平衡也时常发生，所提的自平 衡PET能够有效地避免系统与负载之间的影响。但是这种PET结 构也存在一定问题，其隔离级中大功率的多端口输入、多端口 输出高频变压器设计起来非常困难，并且模块间会有环流。
四、电力电子变压器三类结构可实现功 能的比较
由于将电力电子变换技术引入到了变压器中，使得 PET可以通过适当的控制而具备新的特性。但对于不同 的PET拓扑结构，其功能拓展能力也会有强弱。下表中 对三类PET拓扑可实现的功能进行了比较。
通过对上述的PET拓扑结构的分析和比较可见， 三级型结构具有较强的可控性更适合作为PET拓 扑结构，相应的控制策略也在逐步完善。但是， 要使电力电子变压器在实际应用中替代传统变 压器，实现产品化还有许多关键技术需要解决。
传统型变压器：
传统变压器具有成本低、效率高、可靠性好等 优点，已经广泛应用于输配电系统中。如今随着 智能电网的不断开发和建设，更多的分布式发电 系统需要有效、可靠地融入电力系统中，用户对 供电的可靠性、灵活性与电网负荷的品质也都提 出了更高的要求。仅实现电压变换、隔离和能量 传输功能的传统变压器己经不能满足智能电网的 需求，其固有缺点，如饱和、直流偏磁、波形畸 变、空载损耗大等，也变得越来越突出。随着大 功率电力电子技术的不断发展，一种基于电力电 子变换技术的新型变压器—电力电子变压器 ( Power Electronic Transformer ，PET)得到了广泛关 注。
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电力变压器基础知识变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。
变压器用途一般分为电力变压器和特种变压器及仪用互感器（电压互感器和电流互感器）。
电力变压器按冷却介质可分为油浸式和干式两种。
在电力系统中，电力变压器（以下简称变压器）是一个重要的设备。
发电厂的发电机输出电压由于受发电机绝缘水平限制，通常为6.3kV、IO.5kV，最高不超过2OkV。
在远距离输送电能时，须将发电机的输出电压通过升压变压器将电压升高到几万伏或几十万伏，以降低输电线电流，从而减少输电线路上的能量损耗。
输电线路将几万伏或几十万伏的高压电能输送到负荷区后，须经降压变压器将高电压降低，以适合于用电设备的使用。
故在供电系统中需要大量的降压变压器，将输电线路输送的高压变换成不同等级的电压，以满足各类负荷的需要由多个电站联合组成电力系统时，要依靠变压器将不同电压等级的线路连接起来。
所以，变压器是电力系统中不可缺少的重要设备。
第一节变压器的工作原理与结构一、变压器的工作原理变压器是根据电磁感应原理工作的。
图2-1是单相变压器的原理图。
图中在闭合的铁芯上，绕有两个互相绝缘的绕组，其中，接入电源的一侧叫一次侧绕组，输出电能的一侧为二次侧绕组。
当交流电源电压U i加到一次侧绕组后，就有交流电流I i通过该绕组，在铁芯中产生交变磁通0,这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿二次侧组，两个组分别生感应过绕绕产单相变压器原理 C. 1势E i 和E 2，。
这时，如果二次侧绕组与外电路的负荷接 通，便有电流12,流入负荷，即二次侧绕组有电能输出根据电磁感应定律可以导出 一次侧绕组感应电势为：E i =4.44fN i $ m二次侧绕组感应电势为:E 2=4.44fN 2 $ m式中:f------电源频率；N i ---- 一次侧绕组匝数N 2-----二次侧绕组匝数$ m ---铁芯中主磁通幅值。
由此可见，变压器一、二次侧感应电势之比等于「 二次侧绕组匝数之比。
由于变压器一、二次侧的漏电抗和电阻都比较小，可以忽略不计，因此可近似地认为由(2-1)、(2-2)式得出:N r N 22一次电压有效值:U i 〜E l ，二次电压有效值:U 2〜E 2。
式中：K----变压器的变比变压器一、二次侧绕组因匝数不同将导致一、二次 侧绕组的电压高低不等，匝数多的一边电压高，匝数少 的一边电压低，这就是变压器能够改变电压的道理。
如果忽略变压器的内损耗，可认为变压器二次输出功率等于变压器一次输入功率，即U i l i =U 2I 2 （2一5）式中1仆12分别为变压器一次、二次电流的有效值由此可见，变压器一、二次电流之比与一、二次绕组的匝数比成反比。
即变压器匝数多的一侧电流小，匝 数少的一侧电流大，也就是电压高的一侧电流小，电压 低的一侧电流大。
于是由此可得出:I 2 N 1 K (2-6)1、变压器的结构中小型油浸电力变压器典型结构如图2-2所示1、高压套管2、分接开关3、低压套管4、气体继电器5、安全气道（放爆管）6、油枕（储油柜）7、油表8、呼吸器（吸湿器）9、散热器10、铭牌11、接地螺栓12、油样活门 13、放油阀门1、铁芯（1）铁芯结构变压器的铁芯是磁路部分。
由铁芯柱和铁扼两部分 组成。
绕组套装在铁芯柱上，而铁扼则用来使整个磁路 闭合。
铁芯的结构一般分为心式和壳式两类。
心式铁芯的特点是铁扼靠着绕组的顶面和底面，但 不包围绕组的侧面。
壳式铁芯的特点是铁扼不仅包围绕 组的顶面和底面，而且还包围绕组的侧面。
由于心式铁 芯结构比较简单，绕组的布置和绝缘也比较容易，因此 我国电力变压器主要采用心式铁芯，只在一些特种变压 器（如电炉变压器）中才采用壳式铁芯。
常用的心式铁芯 如图2-3。
近年来，大量涌现的节能性配电变压器均采 14、活门17、铁芯19、油箱15、绕组（线圈） 18、净油器 20、变压器油 16、信号温度计用卷铁芯结构“)三相三柱式*iiiiFfi 单相稚铁芯載曲图0B2-3常用的心式铁菇(2)铁芯材料由于铁芯为变压器的磁路，所以其材料要求导磁性能好，导磁性能好，才能使铁损小。
故变压器的铁芯采用硅钢片叠制而成。
硅钢片有热轧和冷轧两种。
由于冷轧硅钢片在沿着辗轧的方向磁化时有较高的导磁系数和较小的单位损耗，其性能优于热轧的，国产变压器均采用冷轧硅钢片。
国产冷轧硅钢片的厚度为0.35mm、0.3Omm、0.27mm 等几种。
片厚则涡流损耗大。
片薄则叠片系数小，因为硅钢片的表面必须涂覆一层绝缘漆以使片与片之间绝缘。
2、绕组绕组是变压器的电路部分，一般用绝缘纸包的铝线或铜线烧制而成。
根据高、低压绕组排列方式的不同，绕组分为同心式和交叠式两种。
对于同心式绕组，为了便于绕组和铁芯绝缘，通常将低压绕组靠近铁芯柱。
对于交叠式绕组。
为了减小绝缘距离，通常将低压绕组靠近铁扼。
3、绝缘变压器内部主要绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。
4、分接开关为了供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，均需对变压器进行电压调整。
目前，变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设置分接，以切除或增加一部分绕组的线匝，以改变绕组的匝数，从而达到改变电压比的有级调整电压的方法。
这种绕组抽出分接以供调压的电路，称为调压电路；变换分接以进行调压所采用的开关，称为分接开关。
一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接。
这是因为高压绕组一则常套在外面。
引出分接方便；二则高压侧电流小，分接引线和分接开关的载流部分截面小，开关接触触头也较容易制造。
变压器二次不带负载，一次也与电网断开(无电源励磁)的调压，称为无励磁调压，带负载进行变换绕组分接的调压，称为有载调压。
5、油箱油箱是油浸式变压器的外壳，变压器的器身置于油箱内，箱内灌满变压器油。
油箱结构，根据变压器的大小分别吊器身式油箱和吊箱壳式油箱两种。
(1)吊器身式油箱多用于6300kVA及以下的变压器，其箱沿设在顶部，箱盖是平的，由于变压器容量小，所以重量轻，检修时易将器身吊起。
(2)吊箱壳式油箱多用于8000kVA及以上的变压器，其箱沿设在下部，上节箱身做成钟罩形，故又称钟罩式油箱。
检修时无需吊器身，只将上节箱身吊起即可。
6、冷却装置变压器运行时，由绕组和铁芯中产生的损耗转化为热量，必须及时散热，以免变压器过热造成事故。
变压器的冷却装置是起散热的作用的。
根据变压器容量大小不同，采用不同的冷却装置。
对于小容量的变压器，绕组和铁芯所产生的热量经过变压器油与油箱内壁的接触，以及油箱外壁与外界冷空气的接触而自然地散热冷却，无须任何附加的冷却装置。
若变压器容量稍大些，可以在油箱外壁上焊接散热管，以增大散热面积。
对于容量更大的变压器，则应安装冷却风扇，以增强冷却效果。
当变压器容量在50000kVA及以上时，刚采用强迫油循环水冷却器或强迫油循环风冷却器。
与前者的区别在于循环油路中增设一台潜油泵，对油加压以增加冷却效果。
这两种强迫循环冷却器的主要差别为冷却介质不同，前者为水，后者为风。
7、储油柜（又称油枕）储油柜位于变压器油箱上方，通过气体继电器与油箱相通，如图2-4崗2-4防热件垮变压#曲枕冏的遂通1. ntt2.跡觸it i.4. <KS2t5. MUR & "体f»电再7. t. K£当变压器的油温变化时，其体积会膨胀或收缩。
储油柜的作用就是保证油箱内总是充满油，并减小油面与空气的接触面，从而减缓油的老化。
8、安全气道（又称防爆管）位于变压器的顶盖上，其出口用玻璃防爆膜封住。
当变压器内部发生严重故障，而气体继电器失灵时，油箱内部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出，保护变压器不受严重损害。
9、吸湿器为了使储油柜内上部的空气保持干燥，避免工业粉尘的污染，储油柜通过吸湿器与大气相通。
吸湿器内装有用氯化钙或氯化钻浸渍过的硅胶，它能吸收空气中的水分。
当它受潮到一定程度时，其颜色由蓝色变为粉红色。
10、气体继电器位于储油柜与箱盖的联管之间。
在变压器内部发生故障（如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等）产生气体或油箱漏油等使油面降低时，接通信号或跳闸回路，保护变压器。
11、高、低压绝缘套管变压器内部的高、低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的，它起着固定引线和对地绝缘的作用。
套管由带电部分和绝缘部分组成。
带电部分包括导电杆、导电管、电缆或铜排。
绝缘部分分外绝缘和内绝缘。
外绝缘为瓷管，内绝缘为变压器油、附加绝缘和电容性绝缘。
三、电力变压器的型号及技术参数1、型号变压器的技术参数一般都标在铭牌上。
按照国家标准，铭牌上除标出变压器名称、型号、产品代号、标准代号、制造厂名、出厂序号、制造年月以外，还需标出变压器的技术参数数据。
需要标出的技术数据见表2-1 < 变压器除装设标有以上项目的主铭牌外，还应装设标有关于附件性能的铭牌，需分别按所用附件（套管、分接开关、电流互感器、冷却装置）的相应标准列出。
变压器的型号表示方法如图2-5nnuuuaDD-- 口/口口一防护代号（一不标.TH———干热）‘ I ----- 禹斥醍紜额定电压尊级（川〕--------- 额定容量（k¥A）设卄序号半铜乍怡加b》L调生方式（尤励確调斥不标足——有载调医）1 ----- ---------- 导线材喷（铜线不标，L一朝龍》-------------- 觥组数（双绕组不掾用——三绕堀规分裂疑纽）I ----------------- ------ 循环方式（白然備环不标.P——迪循环）;—------ ---- 冷却方式（”-油战自榜，亦可不标’ ------- r试空吒U玲・C——于式克济绝缝芒——油授风徐, S 油甩自橹】L-------- ----- ---------- 相数（D ---- 单希,S ——二和）------------- -------- ---- 蚩组牺合方式｛一般不标,——鬥罔）标注项目附加说明所有惜况下相数（单相、三相）緬定容量(kVAsicMVA)參绕组变压器应给出个绕绍的教定容童额定頻率＜Hz）各绕组皴定电压（V或kV）各绕纽额定电流（A）三绕组自耦变压器过注出公共线翩中长期允许电流联结组标号.绕组联结不億图16300kYA以下的变压眾可不甌联结示怠图额定电流下的限抗电压实测值，如果需要应给岀冬考容量，多绕组变压器应表示岀相当于100%籍定容凤时的阻抗电压冷却方式有几种冷却方式时.还应以额定容景有分数表示岀和应的冷却容丘；强近油循坏变压郑还应注出满载下停油泵和风嗨电动机的允许工作时限使用条件户内，户外使用，吊过或低于1000m 拔等总車虽（kgMEt）绝缘別重命（kg戎1）莫些况下绝缘的温度等级油浸式变斥器A级绝缘可不注岀温升当XI升不是标准规定伯时联结图当联结组标号不能说明内部连接的全部储况时绝缘水平额定电圧在3kV及以上的绕组和分级绝缘绕组的中性端运输重(kg JlJc 0WXXJIVA及以上的变斥器器身吊改.上节油箱舀（kg 或t）雅身吊敢在变压器总蛋超过51时标注.上节油箱重在钟罩式汕箱时标出绝缘液休名称在非矿物油时右关分接的详细说明18000kVA及以上的交圧恭标出带有分接绕组的示意图，毎一绕组的分接电.压、分接电流和分接容拭，极限分搖和主分接的短路阻抗值，以及超过分接电压105%时的运行能力等空载电流实测值；SOOOkVA或63ZV级及以t的变压器例如：SFZ-10000/110 表示三相自然循环风冷有载调压，额定容量为lOOOOkVA，高压绕组额定电压1IOkV电力变压器。