变压器的工作原理

变压器的工作原理：

变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件, 它具有变压、 变流和变阻抗的作用。 变压器的种类很多, 应用十分广泛。 比如在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远距离输电, 到达目的地后再用变压器把电压降低以便用户使用, 以此减少传输过程中电能的损耗; 在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变市电电压, 再通过整流和滤波, 得到电路所需要的直流电压; 在放大电路中用耦合变压器传递信号或进行阻抗的匹配等等。 变压器虽然大小悬殊, 用途各异, 但其基本结构和工作原理却是相同的。

变压器由铁心和绕组两个基本部分组成, 如图 2 - 34所示, 在一个闭合的铁心上套有两个绕组, 绕组与绕组之间以及绕组与铁心之间都是绝缘的。

变压器的铁心由0.35～０.５mm 厚的硅钢片交错叠装而成, 图 2 - 35为几种常见的铁心形状。

绕组一般采用绝缘铜线或铝线绕制, 其中与电源相连的绕组称为原绕组（或称为原边、

初级）; 与负载相连的绕组称为副绕组Z L (a )(b )图2-34 变压器

（或称为副边、次级）。按铁心和绕组的组合结构可分为心式变压器和壳式变压器, 如图 2 - 36所示。心式变压器的铁心被绕组包围, 而壳式变压器的铁心则包围绕组。

2．变压器原理及应用

1） 空载运行和电压变换如图 2 - 37所示, 将变压器的原边接在交流电压ｕ1上, 副边开路, 这种运行状态称为空载运行。此时副绕组中的电流i 2=0, 电压为开路电压u20, 原绕组通过的电流为空载电流i 10, 电压和电流的参考方向如图所示。图中Ｎ１为原绕组的匝数, Ｎ２为副绕组的匝数。

副边开路时, 通过原边的空载电流i 10就是励磁电流。磁动势i 10N 1在铁心中产生的主磁通Φ既穿过原绕组, 也穿过副绕组, 于是在原、 副绕组中分别感应出电动势ｅ１和ｅ２。且ｅ１和ｅ２与Φ的参考方向之间符合右手螺旋定则, 由法拉第电磁感应定律可得

ｅ１和ｅ２的有效值分别为

式中ｆ为交流电源的频率, Φm 为主磁通的最大值。

如果忽略漏磁通的影响并且不考虑绕组上电阻的压 降时, 可认为原、 副绕组上电动势的有效值近似等于原、 副绕组上电压的

u 20图2-37 变压器的空载运行dt d N e dt d N e Φ-=Φ-=221

1m m

fN E fN E Φ=Φ=221144.444.4

有效值, 即

因此 由式（2.36）可见, 变压器空载运行时, 原、 副绕组上电压的比值等于两者的匝数之比, Ｋ称为变压器的变比。 若改变变压器原、 副绕组的匝数, 就能够把某一数值的交流电压变为同频率的另一数值的交流电压

当原绕组的匝数Ｎ1比副绕组的匝数Ｎ２多时, Ｋ＞１, 这种变压器为降压变压器; 反之, 当Ｎ１的匝数少于Ｎ２的匝数时, Ｋ＜１, 为升压变压器。

本厂目前装有一台主变，4台厂用变压器，#1厂变供400V I 段母线,#2厂变供400V Ⅱ段母线，另有一台循泵变压器专供循泵房用电，#0变为各段低压母线的备用电源。主变为油浸风冷有载调压变压器，#0、#1、#2厂变均为干式变压器，容量为2000KVA ，循泵变也为干式变压器，容量为1250KVA 。

2. 变压器的允许运行方式

2.1 变压器的额定运行

2.1.1 主变正常运行时，上层油温最高不超过95℃，为防止油劣化过速，上层油温不宜经常超过85℃运行，温升不超过55℃。 厂用变压器温度不超过130℃。任何情况下不得超过150℃; 2211E U E U ≈≈K

N N fN fN E E U U m m ==ΦΦ=≈212121201

44.444.41

112201U K U N N U ==

2.1.2 变压器的运行电压一般不应高于该运行分接头额定电压

的105%。在外加一次电压不超过额定电压的105%时，则变压器二次侧可带额定电流。

2.2 变压器过负荷

变压器在正常运行时，在额定负荷下运行，一般不允许超额定负荷运行;

2.3 当变压器有较严重的缺陷（如冷却系统不正常、外部流胶、

局部过热现象等）；或绝缘有弱点时，不允许超额定电流运行;

2.4 变压器不论什么情况下，超温时冷却风扇必须全部投入;

2.5 新投入或检修后的变压器必须经过定相以后才允许投入运行。

3. 变压器的监视、操作和维护

3.1 变压器线圈绝缘和监视

3.1.1 变压器在安装、检修或长期停用后，应测量线圈之间和线

圈对地的绝缘电阻。原则上每1KV不低于1兆欧，并且其值

不得低于同温下上次测量值的50%；

3.1.2当温度在10℃-30℃时，吸收比不低于1.2，对于35KV级不低于1.3；

3.1.3 测量绝缘电阻时，应分别测量各侧线圈之间及其对地的绝

缘电阻。测量时应将非测线圈接地。中性点直接接地的变压

器，在测量绝缘电阻时，应断开接地点，测量完毕后，应立

即予以恢复。

3.2 新投产或检修后的变压器在投运前应详细检查下列项目

3.2.1 检修工作票全部收回，所有临时接地线、遮栏、标示牌应

拆除。变压器本体及周围清洁无异物；

3.2.2 变压器本体、保护装置、各侧开关、电缆等设备完好；

3.2.3 测量绝缘电阻；

3.2.4 冷风装置试运良好;

3.2.5 保护装置完整无误；

3.2.6 高、低压侧开关动作试验正常；高低侧开关联跳试验正常; 中性点接地可靠牢固。

3.3 变压器充电

3.3.1 断开变压器负荷侧开关，从有保护的高压侧全电压对变压器进行充电；

3.3.2 充电前投入微机变压器保护装置；

3.3.3 充电时，应详细记录每一次充电时间，变压器保护的励磁涌流；

3.3.4 充电时，如保护动作跳闸，应停止充电操作，告知有关领

导，查明原因，处理后才能将变压器投入运行；

3.3.5 厂用变压器新投产后应采用高压侧全充5次，大修后全充

3次,每次充电间隔时间应不少于10min；

3.3.6 每半个月，将#0备用厂变投入运行轮流短时带400VⅠ段、400VⅡ段、循泵段负荷，同时依次退出相应工作变，5分钟后再投入。必要时，变压器充电前还应烘潮。