变压器的基本结构和额定值
变压器的基本结构和额定值
第三章变压器1.变压器的定义：它是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。
2.变压器的用途：3.电力变压器：用于电力系统升、降电压的变压器。
3.1 变压器的基本结构和额定值一、变压器的基本结构1.铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。
铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。
铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。
①材料：0.35mm厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损；②铁心结构：心式和壳式；③迭片方式：交迭式迭装2. 绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。
一次绕组（原绕组）：输入电能二次绕组（副绕组）：输出电能它们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。
其中，两个绕组中，电压较高的称为高压绕组，相应的电压较低的称为低压绕组。
从高、低压绕组的相对位置来看，变压器的绕组又可分为同心式、交迭式。
由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。
3.油箱和冷却装置：变压器油的作用：绝缘和冷却4.绝缘套管：用于引线5.保护装置和其他二、变压器的分类1、用途分：升压变压器、降压变压器；2、相数分：单相变压器和三相变压器；3、线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器；4、铁心结构：心式变压器和组式变压器；5、冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等；6、容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。
三、变压器的型号和额定值1、型号：表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等容。
例如：SL-500/10：表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为500kVA ，高压侧额定电压为10kV 级的电力变压器。
2、额定值：额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。
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。
电机学辜承林(第三版)第3变压器
主磁通与感与应电动势 e1、e2关系
时间相位上：滞后于 Øm 的电角度是 90° 有效值大小: 相量表达式：
磁通Øm与电势E1、E2 的相量关系(图2-tem2)
2.漏磁通与漏电动势、漏电抗
• 漏电动势：e1s (t) = -N1 dØ1s/dt • 有效值： • 漏磁通与漏电抗
由于漏磁通所通过的途径是非磁性物质，其磁导率 是常数，所以漏磁通的大小与产生此漏磁通的绕组中 的电流成正比关系为：用漏感系数L1s表示二者关系： N1Ø1s∝ Im 即： L1s= N1Ø1s/√ 2 Im
从一个电路向另一个传递能量或传输信号的一种 电气装置。
常用来将一种交流电压的电能转换为同频率的 另一种交流电压的电能。
（一）变压器用途
• 电力系统中实现电能的远距离高效输送、合理配电、安全 用电。如：电力变压器、配电变压器。
• 供给特殊电源用的专用变压器。如：炼钢炉供电 的电炉 变压器、大型电解电镀、直流电力机车供电的整流变压器，
三相芯式变压器示意图
绕组
上铁轭
铁芯柱
下铁轭
铁心结构示意图
铁心结构示意图
铁心结构示意图
（二）绕组
• 1、作用：构成变压器的电路系统。 • 2、构成：绝缘铜线或铝线在绕线模上绕制而成。
3、结构形式：同心式、交叠式。
同心式
结构 同心式绕组的高、低压绕组同心地套装
在心柱上
特点 同心式绕组结构简单、制造方便，国产电力
变压器的基本结构和运行分析
第七章变压器的基本结构和运行分析在工农业生产及社会生活的各个方面，存在着千差万别的用电设备，不同的用电设备常常需要接在各种不同等级电压的电源上。
例如，家用电器一般接在电压为220V的电源上；三相异步电动机一般接在电压为380V的电源上；我国电力机车接在电压为25KV的接触网上。
为了供电、输电、配电的需要，就必须使用一种电气设备把发电厂内交流发电机发出的交流电压变换成不同等级的电压。
这种电气设备就是变压器。
变压器是在法拉第电磁感应原理的基础上设计制造的一种静止的电气设备，它可以将输入的一种等级电压的交流电能变换成同频率的另一种等级电压的交流电能输出。
本章在介绍变压器基本结构和工作原理的基础上，分析变压器空载运行、负载运行的电磁关系，得出变压器的各种平衡方程、等效电路和运行特性。
并简要介绍自耦变压器和互感器的原理和作用。
第一节变压器的基本结构、分类及铭牌变压器的基本结构部件是铁心和绕组，由它们组成变压器的器身。
为了改善散热条件，大、中容量变压器的器身浸入盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组与外电路的连接则经绝缘套管引出。
为了使变压器安全可靠地运行，还设有储油柜、气体继电器和安全气道等附件，如图7-1所示。
图7-1 电力变压器外型一、变压器的基本结构变压器由铁心、绕组、油箱及附件等3大部分组成。
下面以油浸式电力变压器为例来分别介绍。
1．铁心铁心既作为变压器的磁路；又作为变压器的机械骨架。
为了提高导磁性能、减少交变磁通在铁心中引起的损耗，变压器的铁心都采用厚度为0.35-0.5ｍｍ的电工钢片叠装而成。
电工钢片的两面涂有绝缘层，起绝缘作用。
大容量变压器多采用高磁导率、低损耗的冷轧电工钢片。
电力变压器的铁心一般都采用心式结构，其铁心可分为铁心柱（有绕组的部分）和铁轭（联接两个铁心柱的部分）两部分。
绕组套装在铁心柱上，铁轭使铁心柱之间的磁路闭合，如图7-2所示。
在铁心柱与铁轭组合成整个铁心时，多采用交叠式装配，使各层的接缝不在同一地点，这样能减少励磁电流，但缺点是装配复杂，费工费时。
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
变压器的额定值
变压器的额定值
变压器的额定值主要有：
1、额定容量SN 额定容量是指变压器的额定视在功率，单位用VA 或kVA。
由于变压器传递能量过程中效率很高，通常原、副边绕组的容量设计相等。
2、额定原、副边电压U1N和U2N 原边额定电压U1N是指在额定运行情况下，变压器原边应加的电压。
副边额定电压U2N是指原边加上额定电压时副边的空载电压，单位用V或kV。
三相变压器额定电压指线电压。
3、额定原、副边电流I1N和I2N 根据额定容量和额定电压所计算出的电流，称为额定电流，单位用A或kA。
三相变压器额定电流指线电流。
对单相变压器I1N= I2N=
对三相变压器I1N= I2N=
4、额定频率f额定运行时变压器原边外加交流电压的频率。
我国规定标准工业频率为50Hz。
此外，在变压器铭牌上还标有：额定温升θN、额定ηN等。
1。
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。
变压器运行分析
第七章 变压器基本结构和运行分析
实际变压器空载时的电压方程
U1
I 0
E 1
) (I 2
1
u1
U 1
U2
E 2
U 20
u2
E 1
U 1
I 0
I N F 0 0 1
0
1
E 1
E 2
E 1 R I 0 1
第七章 变压器基本结构和运行分析
E E I R E I R jI X E Z I U 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0
第七章 变压器基本结构和运行分析
变压器的空载运行
（1）一次侧主电动势与漏阻抗压降总是与外施电压平衡,若忽 略漏阻抗压降，则一次主电势的大小由外施电压决定. （2）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。 （3）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。 （4）电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比 值，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。
第七章 变压器基本结构和运行分析
U1
i1
e1
变压器的空Байду номын сангаас运行
i2
u1
ZL
u1
U2
e2 u 2
u2
变压器中各电磁量的正方向按图所示做如下规定：
（1）电位降用电压U表示；电位升用电势E表示； （2）原边绕组电压的正方向是从原边绕组的首端A指向末端X； （3）原边绕组电流I的正方向是从原边绕组的首端A指向末端X， 即原边绕组电压的正方向和电流的正方向一致。 （4）磁通的正方向与电流的正方向之间符合右手螺旋定则。 （5）原边绕组感应电势的正方向和副边绕组感应电势的正方向 与产生它们的磁通的正方向之间亦符合右手螺旋定则。
第二章 变压器的基本作用原理与理论分析
Page: 18
Date:2013-7-14
第三节 变压器负载运行 一、物理现象
Page: 19
Date:2013-7-14
二、基本方程式
磁动势平衡式： I1 N 1 I 2 N 2 I m N 1
电流表达式： I1 I m I 2 N 2 N1
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第四节
一、定义：
标幺值
某物理量实际值 标幺值 = 该物理量的基值 二、基值： 电压基值：额定电压。 容量基值：额定容量。 电流和阻抗基值：由电路基本规律算得。
S1b S N，U1b U1 N，I1b S1b U1b I1 N，Z1b U1b I1b 。
2、绕组
同心式：高低压绕组同心，低压绕组靠近铁芯。
交叠式：高低压绕组交叠，低压绕组靠近铁轭。
高压 绕组 低压 绕组
铁芯式变压器
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铁壳式变压器
Date:2013-7-14
3、变压器油：起绝缘和散热的作用。 4、油箱：
5、绝缘套管：由导电杆和瓷套等组成。
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Date:2013-7-14
设主磁通 m sin t ，则：
d e1 N 1 N 1 m cos t E1m sin(t 90) dt d e2 N 2 N 2 m cos t E 2 m sin(t 90) dt
其有效值形式为
I m ( gm jbm )( E1 )
化成阻抗的形式为： E1 I m ( rm jx m ) I m Z m
其中： rm
gm bm ，x m 2 2 2 2 gm bm gm bm
第二章变压器基本作用原理
第二章变压器基本作用原理
问题3：空载电流产生的磁通大小如何确定？ 结论2：外施电压大小决定感应电势大小，感
应电势大小决定了磁通量大小。 提示：分析变压器问题要从外施电压开始！
第二章变压器基本作用原理
三．感应电势及磁通关系表达式、电压变比
根据上述结论2可知，感应电势E1外施电压U1存在平衡关系 （几乎相等），这个平衡包括了幅值、频率及相角之间的近 似。
无功电流的性质。
✓ 激磁电流是空载电流的主要组成部 分。
你能否理解 m 和 I 同相位和含义？
第二章变压器基本作用原理
五．磁滞现象对励磁电流的影响
由于磁滞效应，磁化曲线的上升段和下降段不一致，使得励 磁电流波形不对称，可分解为一个尖顶波和一个超前 90˚ 的
正弦波。该正弦分量称为磁滞电流分量，与 m同相位，是
第二章变压器基本作用原理
第三节 变压器负载运行
第二章变压器基本作用原理
一． 物理现象
I. 磁势平衡概念
楞次定律及交变磁场中线圈特性回顾 为什么说付方线圈对磁路中磁通的表现为去磁
作用？ 回答（注意逻辑顺序） 1. 原边施加的电压是否改变？ 2. 和空载条件下相比，磁通是否改变？ 3. 如果原方电流不变，则电势平衡将不再成立。 4. 结论：磁势平衡的真谛在于，负载后原付方项
干式变压器铁心及线圈
第二章变压器基本作用原理
安装中的三相电力变压器
第二章变压器基本作用原理
变压器铭牌
第二章变压器基本作用原理
二、变压器的额定值
额定容量SN ：额定条件下使用时输出能力的保 证值。
额定电压：空载时额定分接头上的电压保证值。 额定电流：由额定容量和额定电压计算所得。
单相变压器：
变压器的分类结构及其技术参数
变压器的分类结构及其技术参数1、变压器：将一种电压转换成同频率的另一种电压的设备。
文字符号：TM或T。
2、变压器的分类：变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等不同来进行分类。
（1）按用途分类：有电力变压器、特种变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。
（2）按结构分类：有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。
（3）按冷却方式分类：有油浸式变压器、干式变压器。
（4）按冷却方式分类：有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷方式、及水内冷式等。
（5）按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。
（6）按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。
（7）按导电材质分类：有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。
（8）按调压方式分类：可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器（9）按中性点绝缘水平分类：有全绝缘变压器、半绝缘（分级绝缘）变压器3、变压器的结构：铁芯和绕组是变压器中最主要的部件，构成了变压器的器身。
主要介绍三相油浸式电力变压器和环氧树脂浇注绝缘的三相干式电力变压器的结构。
（1）三相油浸式电力变压器：如下图所示：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；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；16压力释放阀（补充：图左上侧）（1）铭牌：在技术参数中具体讲；（2）信号式温度计：热保护装置，监测油和绕组的温度，变压器的寿命取决于它的运行温度（3）吸湿器：吸湿器又名呼吸器，常用吸湿器为吊式吸湿器结构。
吸湿器内装有吸附剂硅胶，油枕内的绝缘油通过吸湿器与大气连通，内部吸附剂吸收空气中的水分和杂质，以保持绝缘油的良好性能。
电机学第二章
磁滞现象的影响
(三)涡流对激磁电流的影响
交变磁通在铁芯中感应电势，在铁芯中产生涡流及 涡流损耗。涡流电流分量 涡流电流分量Ie由涡流引起的，与涡流 涡流电流分量 损耗对应，Ie与-E1同相位。 由于磁路饱和、磁滞和涡流三者同时存在，激磁电 流实际包含Iµ、Ih 和Ie三个分量；又由于Ih 和Ie同相 位，合并称为铁耗电流分量 铁耗电流分量，用IFe表示。 I 铁耗电流分量
五、近似等效电路和简化等效电路 一）近似等效电路 把激磁支路移至端点处。 把激磁支路移至端点处。计算时引起的误差不 大：变压器的激磁电流(即空载电流)为额定电流 的3％-8％，（大型变压器不到1％）。
相量图
•U2（参考方向） 、E2 •E1与U2方向一致 •Φm超前E1 90度 •Im超前Φm 一个 角度 •U1
第三节 变压器的负载运行
一、负载时的电磁物理现象
负载运行是指一侧绕组接电源， 负载运行是指一侧绕组接电源，另一侧绕组 接负载运行。 接负载运行
N2 N1
变压器的初级、次级绕组没有电的联系，功率传递依靠互感。 在功率传递过程中应满足能量守恒， 在功率传递过程中应满足能量守恒，在电路上需满足电压平 磁路上需满足磁势平衡。 衡、磁路上需满足磁势平衡
x
' 2
I = I
2 ' 2
2
x
2
= k
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
x
2
物理意义：绕组的电抗和绕组的匝数平方成正 比。由于归算后次级匝数增加了k倍，故漏抗 应增加到k2倍。
四、归算后的基本方程、等效电路和相量图 一）归算后基本方程式：
.' = I m + − I2
变压器习题
' 2 X2 k X 2
储能不变(无功)：x I
(4)变压器稳态基本方程
磁势方程
F F F F 1 2 m 0
N I NI NI N1I 1 2 2 1 m 1 0
N2 I1 I 2 ( ) I 0 N1 I I ( 2 ) I I I 1 0 0 1L k
sin 3t 240
o
i 3 A i 3B i 3C 0
一次侧Y接有中线：有三次谐波通路
一次侧为D接：有三次谐波电流通路
情况与单相相同 i0为基波叠加三次谐波， 合成为尖顶波
②励磁电流与磁通的关系
变压器正常工作磁路饱和
尖顶波励磁电流产生正弦波磁通 正弦波励磁电流产生平顶波磁通
b z
c
x
x
a
b
Yy11 11
N
B
C
C
c
B
（4）三相变压器联结组小结
Yy联接组号有0、2、4、6、8、10共六个偶数联接组号 Yd联接法共有1、3、5、7、9、11共六个奇数联接组号
5 三相变压器磁路和电动势
（1）三相组式变压器磁路
三相组式变压器由三台单相变压器组成，各相主磁通 都有自己独立的磁路，互不相关联，彼此独立。
基波磁通 三次谐波磁通 各相同相位
尖顶波电流产生的磁通波形
正弦波电流产生的磁通波形
③磁通与电动势波形关系
三相变压器的主磁通波形
尖顶波 电流 正弦波 磁通
正弦波磁通 平顶波磁通
正弦波 电动势
正弦波 电流
（3）变压器运行功率和损耗
变压器详细讲解
变压器详细讲解变压器是一种电气设备，主要用于将交流电能从一种电压等级转换为另一种电压等级。
变压器的工作原理基于电磁感应现象，利用两个或多个线圈之间的磁场变化来实现电压的转换。
以下是变压器详细讲解：1. 基本结构：变压器主要由磁性材料制成的铁芯和绕组组成。
铁芯用于传递磁场，绕组则用于承载电流。
绕组通常用导线绕制，并分为高压绕组和低压绕组。
2. 原理：当交流电流通过高压绕组时，会在铁芯上产生磁场。
磁场的变化进而在低压绕组中产生电动势，从而实现电压的转换。
电压转换的大小取决于绕组之间的匝数比例。
3. 分类：根据用途和结构，变压器可分为以下几类：a. 配电变压器：用于配电系统，将高压电能转换为低压电能供给用户。
b. 电力变压器：用于发电、输电和配电系统中，实现电压的升高和降低。
c. 仪用变压器：用于电气测量和控制设备，提供标准电压信号。
d. 特殊变压器：如电炉变压器、整流变压器等，用于特殊场合的电压转换。
4. 参数：变压器的主要参数包括：a. 额定容量：表示变压器能承载的最大功率。
b. 额定电压：表示变压器输入和输出的电压等级。
c. 电压比：高压绕组与低压绕组之间的匝数比例，决定了电压转换效果。
d. 效率：表示变压器将电能转换为磁能和磁能转换为电能的能力。
5. 应用：变压器广泛应用于电力系统、工业生产、家电产品等领域。
例如，在家用电器中，变压器用于调节电源电压，以适应不同设备的电压需求。
6. 变压器的维护与安全：为确保变压器正常运行，需要定期进行检修和维护。
同时，应注意防止变压器过载、短路等事故，确保使用安全。
总之，变压器是一种重要的电气设备，它通过电磁感应实现电压的转换。
了解变压器的工作原理、分类和应用，有助于我们更好地在实际工程中选择和使用合适的变压器。
详解变压器的类型及其结构、参数
详解变压器的类型及其结构、参数变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等不同来进行分类。
1、按用途分类：有电力变压器、特种变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。
2、按结构分类：有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器。
3、按冷却方式分类：有油浸式变压器、干式变压器。
4、按冷却方式分类：有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷方式、及水内冷式等。
5、按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。
6、按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。
7、按导电材质分类：有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。
8、按调压方式分类：可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。
9、按中性点绝缘水平分类：有全绝缘变压器、半绝缘（分级绝缘）变压器。
变压器的结构铁芯和绕组是变压器中较主要的部件，构成了变压器的器身。
主要介绍三相油浸式电力变压器和环氧树脂浇注绝缘的三相干式电力变压器的结构。
1、三相油浸式电力变压器，如下图所示：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；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；16压力释放阀（补充：图左上侧）（1）铭牌：在技术参数中具体讲；（2）信号式温度计：热保护装置，监测油和绕组的温度，变压器的寿命取决于它的运行温度（3）吸湿器：吸湿器又名呼吸器，常用吸湿器为吊式吸湿器结构。
吸湿器内装有吸附剂硅胶，油枕内的绝缘油通过吸湿器与大气连通，内部吸附剂吸收空气中的水分和杂质，以保持绝缘油的良好性能。
为了显示硅胶受潮情况，一般采用变色硅胶。
变压器的基本知识及结构
课程导入
课程讲解
课程总结 课后作业
一、基本工作原理
1、变压器的概念 利用电磁感应定律，把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。
2、单相变压器内部结构
铁芯
铁芯和线圈绕组是变压器 的核心部件，被称为器身。
底座
线圈绕组
课程导入
课程讲解
课程总结 课后作业
3、工作原理
交流电源
导线
一次绕组 交变磁通Ф
变压器基本知识 及结构
课课程程导入入
课程讲解 课程总结 课后作业
电机根据工作原理或用途的不同分为哪几类？
电动机 发电机 变压器
根据电磁感应定律，一个线圈在变化磁场中会产生电动势，如果线圈内通过的磁通为ф， 那么电动势与磁场变化率是什么关系？
dф e=-
dt
dф E=-N
dt
变压器属于电机的一种，它是利用电磁感应定律实现其功能的，那么它的具体工作 原理是什么呢？
课程总结
课后作业
干式变压器
油浸式变压器
课程导入
课程讲解
课程总结 课后作业
变压器种类虽多，但是各种变压器运行时的基本物理过程以及分析变压器性能的基 本方法大体上都是一样的。我们将会以单相变压器和三相电力变压器为主要研究对象。
课堂练习
1、变压器的工作原理是什么？ 利用电磁感应定律，将一种电压等级的交流电能转成同频率的另一种电压等级的交流电能。
2、额定值：表示额定运行状态 下各个物理量的数值。
额定电压 额定频率
3、额定容量SN:在额定使用条件所输出的视在功率，单位VA或者KVA,三相变压器是指三相总容量。
4、额定电压U1N和U2N,变压器一次侧的额定电压U1N是制造厂规定的一次侧外加端电压的允许值， 二次侧的额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。对三相变压器，额定电 压是指线电压。
变压器基础知识汇总
变压器主要内容：变压器的工作原理，运行特性，基本方程式等效电路相量土，变压器的并联运行及三相变压器的特有问题。
2-1 变压器的工作原理本节以普通双绕组变压器为例介绍变压器的工作原理，基本结构和额定值。
一、基本结构变压器的主要部件是铁心和绕组，它们构成了变压器的器身。
除此之外，还有放置器身的盛有变压器油的油箱、绝缘套管、分接开关、安全气道等部件。
主要介绍铁心和绕组的结构。
1、铁心变压器的铁心既是磁路，也是套装绕组的骨架。
铁心分：心柱：心柱上套装有绕组。
铁轭：形成闭合磁路为了减少铁心损耗，通常采用含硅量较高，厚度为0.33mm 表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。
铁心结构的基本形式分心式和壳式两种心式：铁轭靠着绕组的顶面和底面。
而不包围绕组侧面，见图2-2 特结构较为简单，绕组的装配及绝缘也较为容易，所以国产变压器大多采用心式结构。
（电力变压器常采用的结构）壳式：铁轭不仅包围顶面和底面，也包围绕组的侧面。
见图2-3，这种结构机械强度较好，但制造工艺复杂，用材料较多。
铁心的叠装分为对接和叠接两种对接：将心柱和铁轭分别叠装和夹紧，然后再把它们拼在一起。
工艺简单。
迭接：把心柱和铁轭一层一层的交错重叠，工艺复杂。
由于叠接式铁心使叠片接缝错开，减小接缝处的气隙，从而减小了励磁电流，同时这种结构夹紧装置简单经济可靠性高，多采用叠接式。
缺点：工艺上费时2、绕组绕组是变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁线或圆线绕成。
接入电能的一端称为原绕组（或一次绕组）输出电能的一端称为付绕组（或二次绕组）一、二次绕组中电压高的一端称高电压绕组，低的一端称低电压绕组高压绕组匝数多，导线细；低压绕组匝数少，导线粗。
因为不计铁心的损耗，根据能量的守恒原理U1I1 U2I2 S （s原付绕组的视在功率）电压高的一端电流小所以导线细从高低压绕组的相对位置来看，变压器绕组可以分为同心式和交叠式两类同心式：高低压绕组同心的套在铁心柱上。
为便于绝缘，一般低压绕组在里面高压绕组在外面。
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第三章变压器1.变压器的定义:它是一种静止的电机,通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压.2.变压器的用途：3.电力变压器:用于电力系统升、降电压的变压器。
3。
1 变压器的基本结构和额定值一、变压器的基本结构1。
铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架.铁心由铁心柱和铁轭两部分构成.铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。
①材料：0。
35mm厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损;②铁心结构：心式和壳式；③迭片方式：交迭式迭装2。
绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。
一次绕组(原绕组):输入电能二次绕组(副绕组）:输出电能它们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用,一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。
其中，两个绕组中,电压较高的称为高压绕组，相应的电压较低的称为低压绕组。
从高、低压绕组的相对位置来看,变压器的绕组又可分为同心式、交迭式。
由于同心式绕组结构简单，制造方便,所以，国产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中.3。
油箱和冷却装置:变压器油的作用:绝缘和冷却4。
绝缘套管:用于引线5。
保护装置和其他二、变压器的分类1、用途分:升压变压器、降压变压器；2、相数分：单相变压器和三相变压器；3、线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器;4、铁心结构：心式变压器和组式变压器;5、冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等;6、容量大小:小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。
三、变压器的型号和额定值1、型号:表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容。
例如：SL —500/10:表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为500kVA ，高压侧额定电压为10kV 级的电力变压器. 2、额定值：额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。
额定值通常标注在变压器的铭牌上。
变压器的额定值主要有：N S ：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率。
N U ：指变压器长时间运行所承受的工作电压。
（三相为线电压）N U 1:规定加在一次侧的电压；N U 2:一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。
N I ：变压器额定容量下允许长期通过的电流有N I 1和N I 2（三相为线电流）. N f ：我国工频:50Hz ;此外，还有额定效率、温升等额定值。
3、单相变压器的关系式：N N N I U S = 三相变压器的关系式：N N N I U S 3=对于双线圈变压器一、二次侧的额定容量相等.（由于其效率高)四、基本工作原理基本原理:221011i e e i u →→→→Φ→→其中:dt d N e 011Φ-=； dtd Ne 022Φ-= 111N u e ∝≈ 222N u e ∝≈可见，2121N N u u =只要改变线圈的匝数,就能达到改变电压的目的。
2.2 单相变压器的空载运行1. 从空载和负载运行时的电磁关系出发,导出基本方程式、等效电路和相量图；2. 分析稳态运行性能（电压变化率、损耗和效率) 该方法适用于三相变压器的对称运行。
一、一次和二次绕组的感应电动势 1. 空载定义：02=•I 2. 物理过程：由于铁磁材料有饱和现象，所以主磁路的磁阻不是常数,主磁通与建立它的电流之间呈非线性关系。
而漏磁通的磁路大部分是非铁磁材料组成，所以漏磁路的磁阻基本上是常数，漏磁通与产生它的电流呈线性关系.主磁通在原、副绕组中均感应电动势，当副方接上负载时便有电功率向负载输出，故主磁通起传递能量的作用.而漏磁通仅在原绕组中感应电动势，不能传递能量，仅起压降作用。
因此,在分析变压器和交流电机时常将主磁通和漏磁通分开处理。
1011221101000144.444.4X I j E fN j E fN j E N I F I U m m ••••••••••••-=→ΦΦ-=Φ-=Φ→=→→σσ3。
正方向的确定：从理论上讲,正方向可以任意选择，因各物理量的变化规律是一定的，并不依正方向的选择不同而改变.但正方向规定不同,列出的电磁方程式和绘制的相量图也不同.在电机方向的学科中通常按习惯方式规定正方向，称为惯例.具体原则如下：1)在负载支路,电流的正方向与电压降的正方向一致,而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致;2)磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则 3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则电压u1,u2的正方向表示电位降低,电动势e1，e2的正方向表示电位升高。
在原方，u1由首端指向末端,1从首端流入。
当u1与1同时为正或同时为负时,表示电功率从原方输入，称为电动机惯例。
在副方，u2和2的正方向是由e2的正方向决定的，即2沿e2的正方向流出。
当u2和2同时为正或同时为负时，电功率从副方输出,称为发电机惯例.4。
主磁通感应的电动势 设t m ωsin 0Φ=Φ,则 )90sin(21011︒-Φ=Φ-=t fN dtd Ne m ωπ m fN j E ••Φ-=1144.4同理可得： m fN j E ••Φ-=2244.4结论：m N N f E E Φ⋅⋅∝)()(2121,在相位上滞后m •Φ90°. 5。
一次漏感电动势σ1E ： 设t m ωσσsin 11Φ=Φ,则 )90sin(211111︒-Φ=Φ-=t fN dtd Ne m ωπσσσ m fN j E σσ11144.4••Φ-=又可得： 10.1x I j E -=。
σ 式中：σπm R N fx 2112==常数， 为一次绕组的漏电抗。
6。
电动势平衡方程：①一次侧:10.1.10.10.1.1.Z I E x I j r I E U +-=++-=忽略I 0Z 1,则有：m fN E U Φ=≈11144.4 即 111144.444.4fN U fN E m ≈=Φ＊ 结论：影响主磁通大小的因素是: 电源电压U 1、电源频率f 和一次侧线圈匝数N 1,与铁心材质及几何尺寸基本无关。
②二次侧：2.20.E U =7。
变压器的变比k 和电压比K（1） 变比k:指变压器一、二次绕组的电势之比k=E 1/E 2=（4.44fN 1Φm ）/（4.44fN 2Φm)=N 1/N 2 变比k 等于匝数比.1次绕组的匝数必须符合一定条件: U 1≈4。
44fN 1Φm ≈4。
44fN 1BmA N 1≈U 1/4.44fBmABm 的取值与变压器性能有密切相关。
Bm ≈热轧硅钢片1.11∽1.5T ；冷轧硅钢片1。
5∽1。
7T （2）电压比K ：指三相变压器的线电压之比在做三相变压器联结绕组试验时用到电压比K 进行计算.K=（U AB /u ab +U BC /u bc +U CA /u ca )/3三相变压器:Y,d 接线：NN U U K 213=D,y 接线：NN U U K 213=Y ，y 和D ，d 接线：NN U U K 21=二、主磁通与励磁电流 1、 主磁通与漏磁通①在性质上:Φ0与I 0非线性关系；Φ1σ与I 0线性关系； ②在数量上：Φ0占99％以上；Φ1σ占1％以下; ③在作用上：Φ0传递能量的媒介；Φ1σ漏抗压降.2。
激磁电流m I •：作用：一是用来激磁，产生主磁通；二是供空载损耗. 波形：磁路饱和:尖顶波；磁路不饱和:正弦波。
实际需要：将尖顶波的空载电流等效为正弦波。
空载损耗0p3.120f B p p p p m Fe Cu Fe •∝≈+=空载损耗约占（0。
2~1)％，随容量的增大而减小. 变压器空载运行时,0cos ϕ很低，一般在0.1~0。
2之间。
三、变压器空载时的相量图:3.3 单相变压器的负载运行一、正方向的规定（同空载运行）二、负载运行时的物理情况1、负载运行定义:在前面我们通过分析了解了变压器的空载运行情况，当变压器原方接入交流电源,副方接上负载时的运行方式称为变压器的负载运行。
2、负载时的电磁过程从空载电流变为负载时的电流.原、绕组的磁动势也从空载磁动势F0变为F1=I1N1。
负载时的主磁通Φm就是由原、副绕组的合成磁动势产生的，即:F1+ F 2= F m。
于是变压器在负载时的电磁关系重新达到平衡.单相变压器负载运行示意图11r I •11111N I F I U ••••=→→σσ11••→ΦE 100N I F ••=210•••→ΦE E22222E I F I N ••••→→=σσ22••→ΦE22r I •二、 磁动势平衡磁动势平衡方程式:(1）磁动势形式:021•••=+F F F （2）电流形式 ：)(201kI I I •••-+= 若忽略I 0，则有:12211N N K I I =≈ 注意大小和相位. 二、电动势平衡方程11.1.11.11.1.1.Z I E x I j r I E U +-=++-= ......222222222U E I r j I x E I Z =--=-102211N I N I N I ⋅⋅⋅=+ K N NE E ==2121 m Z I E 01⋅⋅-=L Z I U 2.2.=三、 漏磁通和激磁阻抗 1。
分析：（以φ1a 为例）φ1σ=F 1/R m =N 1Λmi 1∴e 1σ=—N 1 d φ1a /dt=— N 12Λm di 1/dt ∵漏电感L 1σ= N 12Λm ∴e 1σ=L 1σdi 1/dt则：e 1σ=E 1σm sin （ωt —90。
)E 1σ=-j ωL 1σI 12。
漏磁电动势的表达式E 1σ=—jX 1σI 1 E 2σ=—jX 1σI 2即漏磁电动势可以表示成电流流过漏电抗产生的压降,因为电动势与电压方向相反,故上式中取负号。
四、 主磁通和励磁电抗1.分析（1)不考虑铁耗时:E 1 =-jX m I m11sin i tω=（2）考虑铁耗时：E 1 =-（jX m +R m ）I m =—jZ m I m 2.铁心线圈的等效电路3。
4 变压器的基本方程、等效电路图和相量图一、 变压器的基本方程1.磁动势方程：021•••=+F F F 2.电流方程：)(201kI I I •••-+= 3.电压方程:11.1.11.11.1.1.Z I E x I j r I E U +-=++-=22.2.22.22.2.2.Z I E x I j r I E U +=--=二、 变压器的T 型等效电路 1. 绕组折算由于原、副绕组的匝数Ｎ１ Ｎ２，原、副绕组的感应电动势Ｅ1Ｅ2，这就给分析变压器的工作特性和绘制相量图增加了困难.为了克服这个困难，常用一假想的绕组来代替其中一个绕组,使之成为变比k=１的变压器,这样就可以把原、副绕组联成一个等效电路，从而大大简化变压器的分析计算.这种方法称为绕组折算。