【最新整理】变压器的基本工作原理和结构

二、变压器的分类
变压器的外型和器身图
电力变压器的类别——用途分
（一）电力变压器
配电变压器
升压变压器
降压变压器
电力变压器的类别——用途分
(二) 特种变压器
试验、仪用等变压器
电炉、整流变压器
电力变压器类别-线圈数目分
❖ 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
❖ 自耦变压器，初级、次级绕组合为一个 ❖ 三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的
工时
图 3.1.7 铁芯柱截面
二、绕组——变压器的电路
变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模 上绕制而成。
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。
按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为铁 芯式和铁壳式两类
基本型式——根据高低压绕组在铁芯柱上排列方式不 同可分为同芯式和交叠式
②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
平板式 —— 小容量 排管式—— 较大容量 散热气式—— 大容量
●油箱—— 强迫油循环——大容量
机械支撑、冷却 散热、
保护作用
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。
3.1 变压器的基本工作原理和结构
→ 思考 → 学习内容 → 知识要点
3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.1.1 变压器的基本工作原理及分类 3.1.2 变压器的基本结构 3.1.3 变压器的型号与额定值
3.1.1 变压器的基本工作原理和分类
电动机
变压器
一、变压器的基本工作原理
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？
※ 铁壳式变压器
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
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
通常应用于电压很低而电流很大 的特殊场合，例如，电炉用变压 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 绕组同芯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， 以便于绝缘。
图3.1.9 芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图
● 绕组的基本型式——同心式
※ 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
一、变压器的基本工作原理
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。
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Φ
2、Ф在两个绕组中分别产生感 应电势e1和e2 e1=－N1 dФ/dt e2=－N2 dФ/dt
低压引比线一般用纯瓷套管，高压引线一
线路 ❖ 多绕组变压器，如分裂变压器
电力变压器类别-冷却方式
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）
干式变压器 ——能满足特殊要求，如安全 （小容量变压器）
充气式变压器——绝缘性能优于油浸式（大容 量）SF6
电力变压器类别-冷却方式
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
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 断图电3源.1.。20
气 体 继 电 器
化过程及吸收空气中的水分的 如果事故严重，变压器油大量
速度。——呼吸
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。
● 冷却装置
油泵—Biblioteka Baidu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——外部用变压器风扇吹风 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
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。
可以避免涡流在钢片之间流通
奇数层
偶数层
奇数层
偶数层
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
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)。
近年来，出
现一种渐开
线形铁芯—
油道
—优点：节 省硅钢片，
便于机械化
生产，节省
干式变压器
油浸式变压器
强迫油循环电力变压器
电力变压器类别-相数
单相变压器
三相变压器
电力变压器类别-调压方式
有载调压变压器
无载调压变压器
3.1.2 电力变压器的基本结构
铁芯 绕组 油箱和冷却装置 绝缘套管 保护装置
图3.1.2 油浸式电力变压器
一、铁芯——变压器的磁路
电力变压器的铁心是由0.35mm厚的冷轧硅钢片叠 成。减少涡流损耗，提高导磁系数。
3、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 =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。
铁轭
铁心柱
图3.1.3 变压器的铁芯平面
●铁芯结构——心式、壳式
心式 —— 结构简单 工艺简单应用广泛
图 3.1.4 铁芯结构示意图
壳式 —— 结构复杂， 用在小容量变压器和 电炉变压器
变压器铁心叠●法铁，芯偶的数交层叠刚装好配压着奇数层的接缝，从而减少了磁 路和磁阻，使磁路便于流通 ——接逢处气隙小
便于绝缘，通常低压绕组 在里面，高压绕组在外面 ， 中间加绝缘纸筒绝缘
低压 高压
三相心式变压器外观示意图
绕组的基本型式——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3.1.9 交叠式绕组
三、油箱和冷却装置
变压器油——冷却、绝缘 ①绝缘：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间