项目1-1变压器的结构及工作原理
变压器的结构和工作原理
变压器的结构和⼯作原理变压器是利⽤电磁感应原理传输电能、信号的器件。
它具有变压、变流、变阻抗、隔离的作⽤，种类繁多应⽤⼴泛。
例如：1.电⼒系统中，升压远距离输电（如：10KV输电线路），⽤户端降压供电（如：220V市电）；2.实验室利⽤⾃耦变压器改变电源电压；3.测量上利⽤变压器扩⼤对交流电压、电流的测量范围；4.电⼦设备和仪器中利⽤变压器提供多种电压和传递信号并隔离电路上的联系。
变压器虽然⼤⼩悬殊，⽤途各异，但基本结构和⼯作原理是相同的。
变压器的结构变压器由铁芯和绕组两个基本部分组成，如下图所⽰，是它的⽰意图和符号。
变压器的结构⽰意图与符号这是⼀个简单的双绕组变压器，在⼀个闭合的铁芯上套有两个绕组，绕组与绕组之间以及绕组与铁芯之间都是绝缘的。
绕组通常⽤绝缘的铜线或铝线绕成，其中⼀个绕组与电源相连，称为⼀次绕组，另⼀个绕组与负载相连，称为⼆次绕组。
为了减少铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，变压器的铁芯⼤多⽤0.35～0.5 mm厚的硅钢⽚叠成，为了降低磁路的磁阻，⼀般采⽤交错叠装⽅式，即将每层硅钢⽚的接缝错开。
如下图所⽰为⼏种常见的铁芯形状。
⼏种常见的铁芯形状变压器按铁芯和绕组的组合⽅式，可分为⼼式和壳式两种，如下图所⽰。
变压器的结构形式⼼式变压器的铁芯被绕组所包围，它的⽤铁量⽐较少，多⽤于⼤容量的变压器，如电⼒变压器。
壳式变压器的绕组被铁芯锁包围，它的⽤铁量⽐较多，但不需要专门的变压器外壳，常⽤于⼩容量的变压器，如各种电⼦设备和仪器中的变压器。
变压器的⼯作原理变压器的⼯作原理，我们将从空载运⾏、负载运⾏、阻抗变换，三种情况进⾏讲述。
1.空载运⾏如下图所⽰，变压器的空载运⾏⽰意图。
变压器的空载运⾏变压器的⼀次绕组接上交流电压【u1】，⼆次侧开路，这种运⾏状态称为空载运⾏。
这时⼆次绕组中的电流i2=0，电压为开路电压【u20】，⼀次绕组通过的电流为空载电流【i10】，各量的⽅向按习惯参考⽅向选取。
上图中【N1】为⼀次绕组的匝数，【N2】为⼆次绕组的匝数。
变压器的结构及工作原理
变压器的结构及工作原理
变压器是一种通过电磁感应来改变交流电压的电气设备。
其主要由铁芯、一组初级和次级线圈组成。
铁芯是变压器中的核心部分，通常由铁合金材料制成，具有良好的导磁性能。
初级线圈位于铁芯的一侧，由一定数量的绕组组成，通常称为主线圈。
次级线圈位于铁芯的另一侧，同样由一定数量的绕组组成，通常称为副线圈。
当交流电通过主线圈时，产生的磁场会穿过铁芯并感应到副线圈中。
由于铁芯的导磁性能，磁场能够有效地传导到副线圈中，使得副线圈中也产生电磁感应。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化导致导线中的磁通量发生变化时，就会在导线中产生感应电动势。
通过变压器的设计，使得主线圈和副线圈的绕组比例不同，可以实现将输入电压转变为输出电压的目的。
当输入电压施加在主线圈上时，根据变压器的工作原理，输出电压将会与输入电压成正比例关系。
具体的比例关系由绕组的匝数比决定，即输出电压与输入电压之间的比值等于次级线圈的匝数与主线圈的匝数之比。
由于变压器的基本原理是基于电磁感应，因此其工作效率较高。
另外，变压器还具有隔离输入和输出电路、阻碍电流流入负载的能力等特点，使其在电力系统、电子设备和能源传输等领域中得到广泛应用。
变压器的工作原理
变压器的工作原理引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，它起着改变电压大小的重要作用。
本文将详细介绍变压器的工作原理，包括一、变压器的基本构造；二、变压器的工作原理；三、变压器的主要应用领域；四、变压器的维护与保养；五、变压器的未来发展方向。
一、变压器的基本构造1.1 主要构件：变压器由铁芯、一次绕组和二次绕组组成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁阻和磁损耗。
1.2 绕组：一次绕组和二次绕组分别绕在铁芯上。
一次绕组与电源相连，二次绕组与负载相连。
1.3 绝缘材料：绕组之间和绕组与铁芯之间采用绝缘材料进行绝缘，以防止电路短路和绝缘击穿。
二、变压器的工作原理2.1 磁感应定律：当一次绕组中有交流电流通过时，产生的磁场会感应到二次绕组中，从而在二次绕组中产生感应电动势。
2.2 变压器原理：根据磁感应定律，当一次绕组中的匝数与二次绕组中的匝数不同时，可以实现电压的升降。
2.3 能量传递：变压器通过磁场的耦合，将一次绕组中的电能传递到二次绕组，实现电压的变换。
三、变压器的主要应用领域3.1 电力系统：变压器广泛应用于电力系统中，用于升压和降压，以适应不同电压等级的输电和配电需求。
3.2 电子设备：变压器也被应用于各类电子设备中，用于提供适宜的电压和电流，以满足设备的工作要求。
3.3 工业领域：在工业生产中，变压器被用于控制机电的启动和运行，以及供应各种设备所需的电能。
四、变压器的维护与保养4.1 温度控制：变压器在工作过程中会产生热量，需要通过散热器进行散热，保持合适的工作温度。
4.2 油浸绝缘：变压器通常采用油浸绝缘，需要定期检查绝缘油的质量和绝缘材料的状态，以确保变压器的正常运行。
4.3 维护记录：及时记录变压器的运行状况、维护情况和故障处理过程，为后续的维护工作提供参考和依据。
五、变压器的未来发展方向5.1 高效节能：未来的变压器将更加注重能源的高效利用，减少能量损耗和环境污染。
5.2 智能化控制：随着科技的发展，变压器将逐渐实现智能化控制，提高运行的稳定性和可靠性。
变压器的结构和工作原理
变压器的结构变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，把一种电压等级的交流电能转换成另一种电压等级的交流电能。
变压器是电力系统中实现电能的经济传输、灵活分配和合理使用的重要设备，在国民经济和其他部门也获得了广泛应用。
一般常用变压器的分类可归纳如下：按相数分：(1)单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。
(2)三相变压器：用于三相系统的升、降电压。
按冷却方式分：(1)干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。
(2)油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。
按用途分：(1)电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。
(2)仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。
(3)试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。
(4)特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。
按绕组形式分：(1)双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。
(2)三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。
(3)自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。
也可做为普通的升压或降后变压器用。
按铁芯形式分：(1)芯式变压器：用于高压的电力变压器。
（2）非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。
(3)壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。
在电力系统中，用到最多的是油浸式变压器，其最基本的结构式铁芯、绕组、绝缘材料、邮箱等组成，为了使变压器安全可靠地运行，还需要冷却装置、保护装置。
一、铁芯铁芯是组成变压器基本的组成部件之一，是变压器导磁的主磁路，又是器身的主骨架，它由铁柱、铁轭和夹紧装置组成。
常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。
硅钢是一种合硅（硅也称矽）的钢，其含硅量在0．8～4．8%。
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基本的电力器件，用于改变交流电压的大小。
它由两个或多个线圈（或称为绕组）和一个磁环心组成，主要起到改变电压、降低电流和隔离电路的作用。
变压器主要由两个绕组组成，一个是输入绕组，也叫做初级绕组，连接到供电网络上；另一个是输出绕组，也叫做次级绕组，用于输出电能给负载。
这两个绕组通过一个磁环心（一般采用硅钢片制成）连接起来。
变压器的工作原理是基于电磁感应的原理。
当在初级绕组上通以交流电，就会在磁环心中产生一个交变的磁场。
这个交变磁场穿过次级绕组，使次级绕组上的电子在导体中移动，产生感应电动势，从而在次级绕组上获得交流电压。
根据电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的改变速率有关。
磁通量是磁场通过一个环路的情况，它与磁场强度和环路面积相关。
当在初级绕组上通以交流电时，由于交变磁场的存在，磁通量也随之改变，从而在次级绕组中感应出电压。
变压器中的变比是由绕组的匝数比决定的。
根据法拉第电磁感应定律（即感应电动势对磁通量的改变速率成正比），绕组的匝数比等于变压器的变比。
变压器的变比可以通过改变两个绕组的匝数来实现，即在初级绕组和次级绕组中分别增加或减少匝数。
变压器根据变比可以分为降压变压器和升压变压器。
当次级绕组的匝数比初级绕组的匝数少时，即次级绕组的匝数比初级绕组的匝数小于1，变压器为降压变压器；当次级绕组的匝数比初级绕组的匝数多时，即次级绕组的匝数比初级绕组的匝数大于1，变压器为升压变压器。
变压器的工作效率通常很高，约为95%~99%。
其中，主要损耗包括铁心损耗和铜线损耗。
铁心损耗是指由于磁化和变磁所引起的能量损耗；铜线损耗是指通过绕组中的电流引起的能量损耗。
为了减小损耗，并提高变压器的效率，通常采用高导磁材料制作磁环心，以及大截面、短长度的导线制作绕组。
总之，变压器是一种基本的电力器件，通过电磁感应的原理改变和转换交流电压。
它由两个或多个绕组和一个磁环心组成，在电力系统中起到降压、升压和隔离电路的作用。
变压器的使用
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1.1 变压器的基本工作原理和结构
• (2)绕组 • 变压器绕组有同芯式和交叠式两种型式。我国生产的电力变压器，基 本上只有一种结构 型式，即芯式变压器，所以绕组都采用同芯式结 构，如图1.3所示。
• 所谓同芯绕组，就是在铁芯柱的任一横断面上，绕组都是以同一圆筒 形线套在铁芯柱的外 面。一般情况下总是将低压绕组放在里面靠近 铁芯处，将高压绕组放在外面。高压绕组与低 压绕组之间，以及低 压绕组与铁芯柱之间都必须留有一定的绝缘间隙和散热通道（油道）， 并 用绝缘纸板筒隔开。绝缘距离的大小，取决于绕组的电压等级和 散热通道所需要的间隙。当 低压绕组放在里面靠近铁芯柱时，因它 和铁芯柱之间所需的绝缘距离比较小，所以绕组的尺寸 就可以减小， 整个变压器的外形尺寸同时也减小了。
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1.1 变压器的基本工作原理和结构
• (3)油箱和冷却装置 • 油浸式变压器的器身浸在充满变压器油的油箱里。变压器油既是绝缘 介质，又是冷却介 质，它通过受热后的对流，将铁芯和绕组的热量 带到箱壁及冷却装置，再散发到周围空气中。
• (4)绝缘套管
• 变压器套管是将线圈的高、低压引线引到箱夕卜的绝缘装置，它将引 线对地(外壳)绝缘，又 起固定引线的作用。套管大多数装于箱盖上， 中间穿有导电杆，套管下端伸进油箱与绕组引线 相连，套管的上部 露出箱外，与外电路连接。 • (5)保护装置 • 储油柜(又称油枕)
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1.1 变压器的基本工作原理和结构
• 变化，如果电压变化过 大，将对用户产生不利影响。为了保证二次 端电压的变化在允许范围内，通常在变压器高压侧 设置抽头，并装 设分接开关，用以调节高压绕组的工作匝数，从而调节二次端电压。 分接头之 所以设置在高压侧，是因为高压绕组套在最夕卜面，便于 引出分接头;再者，高压侧电流相对也较 小，分接头的引线及分接开 关载流部分的导体截面积也小，开关触,点也易制造。 • 中小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN±5%。大型电力变 压器则采用五个或更 多的分接头，例如，UN±2x2.5%或 ±8x1.5%等。 • 分接开关有两种形式:一种是只能在断电的情况下进行调节，称为无 载分接开关;另一种 是可以在带负载的情况下进行调节，称为有载分 接开关。
01第1章 变压器的基本工作原理和结构
第1篇 变压器变压器是一种静止的电机。
它通过线圈间的电磁感应作用，可以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。
变压器是电力系统中重要的电气设备。
要把发电厂发出的电能进行经济地传输、合理地分配及安全地使用，就要使用变压器。
发电厂发出的电压受发电机绝缘条件的限制不可能很高（一般为 6.3～27kV），要将发出的大功率电能直接输送到很远的用电区域，几乎不可能。
这是因为输送一定功率的电能时，输电线路的电压越低，线路中的电流和相应的线路损耗就越大，线路用铜量也巨增。
为此必须采用高电压（小电流）输电，即通过升压变压器把发电厂发出的电压升高到输电电压，例如110 kV、220 kV或500 kV等，这样才能比较经济地输送电能。
一般来说，输电距离越远，输送功率越大，要求的输电电压越高。
对于用户来说，由于用电设备绝缘与安全的限制，需把高压输电电压通过降压变压器和配电变压器降低到用户所需的电压等级。
通常大型动力设备采用6 kV或10 kV，小型动力设备和照明则为380V或220V。
发电厂发出的电能输送到用户的整个过程中，通常需要多次升压及多次降压，因此变压器的安装容量远大于发电机总装机容量，通常可达5～8倍。
可见，变压器对电力系统有着极其重要的意义。
用于电力系统升、降电压的变压器称为电力变压器。
在电力拖动系统或自动控制系统中，变压器作为能量传递或信号传递的元件，也应用得十分广泛。
在其他各部门，同样也广泛使用各种类型的变压器，以提供特种电源或满足特殊的需要,如冶炼用的电炉变压器，焊接用的电焊变压器，船用变压器以及试验用的调压变压器等。
本篇主要研究双绕组电力变压器的基本结构、工作原理和运行特性，并对三绕组变压器、自耦变压器、分裂变压器和互感器等特殊变压器进行简要介绍。
第1章 变压器的基本工作原理和结构[内容]本章首先讨论变压器的基本工作原理和分类，然后介绍变压器的基本结构及各主要部件的作用，最后介绍变压器的铭牌。
变压器的工作原理
2020/6/9
二、互感器
• 互感器是电流互感器和电压互感器的合称。 • 互感器的主要功能是: （1）可使仪表和继电器标准化。如电流互感器
副绕组的额定电流都是5A；电压互感器副绕 组的电压通常都规定为100V。 （2）可使测量仪表、继电器等二次设备与一次 主电路隔离。降低仪表及继电器的绝缘水平， 简化仪表构造，同时保证工作人员的安全。
相同 储油柜内油面高度随变压器的热胀冷缩而变动 储油柜限制了油 与空气接触的面积 从而减少了水分的侵入与油的氧化。 • 气体继电器 气体继电器是变压器的主要安全保护装置 当变压器内部 发生故障时 变压器油气话产生的气体使继电器动作 发出信号 示意工 作人员及时处理或令其开关跳闸 • 绝缘套管 变压器绕组的引线是通过箱盖上的陶瓷绝缘套管引出的 作 用是使高低压绕组引线与变压器箱体绝缘 10到35ＫＶ采用空心气式 或充油式套箱 １１０ＫＶ 及以上的采用电容式套箱。
绕 组 名 称 首 端
高 压 绕 组 ABC 低 压 绕 组 a bc
末 端
中 点
XYZ O
xyz o
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1.星形联结用符号“Y（或 y)”表示 • 三个首端 A、B、C（或 a、b、c)向外引出 • 末端 X、Y、Z（或 x、y、z）连接在一起成为中性点 2.三角形联结用符号“D（或d）”表示 • 各相间联结次序为 A - X - C - Z - B - Y（或 a- x
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变压器并联运行的条件
• 2、负载时各变压器所分担的负载量，应该按各自额定容 量的大小成比例分配，防止其中某台过载或欠载。 3、负载时各变压器所分担的电流，应该与总的负载电流 同相位。这样当总的负载电流一定时，各变压器所分担的 电流最小；如果各变压器所分但的电流一定时，则总的负 载电流最大。 要达到上述理想的并联状态，并联运行的变压器必须具备 以下三个条件： 1、各变压器的原边额定电压要相等，各副边额定电压也 要相等，即变比要相等； 2、各变压器副边线电势对原边线电势的相位差应相等， 即连接组要相同； 3、各变压器的阻抗电压标么值应相等，短路阻抗角应相 等。
变压器结构与工作原理
§1-2 变压器的结构
奇数层
1 2 3 4
偶数层
5
6
奇数层
偶数层
§1-2 变压器的结构
三、主要附件 (1)储油柜：油枕，与油箱相连。隔绝空气、便于油的 体积改变，缩小所有油与空气的接触面。 (2)气体继电器：位于油枕与油箱之间。故障时产生动 作、及时发出信号或切断变压器。
(7)测温装置：温度计。监测油温及绕组的温度。
问题：为什么一般电力变压器都从高压侧抽分头？ 答案：
(1)高压绕组套装在低压绕组的外面，抽头引出和连接方便。 (2)高压侧比低压侧电流小，引线和分接开关的载流面积小。
§1-2 变压器的结构
分类：
圆筒式：小容量变压器 线段式：小容量高压绕组 连续式：大容量高压绕组 螺旋式：大容量低压绕组 2.交叠绕组 交叠绕组的结构：将高、低压绕 组绕成饼式，沿铁芯轴向交叠放 置。两边靠近铁轭处为低压绕组， 中间为高压绕组。 交叠绕组的用途：大多用于壳式、干式变压器。
§1-2 变压器的结构
第一章 变压器的结构与工作原理
§1-2 变压器的结构
变压器主要部件是绕组和铁芯(器身)。绕组是 变压器的电路部分，铁芯是变压器的磁路部分。二 者构成变压器的核心即电磁部分。 除了电磁部分，还有油箱、绝缘套管、储油柜、压 力释放阀、安全气道、温度计和气体继电器等附件。 一、绕组：变压器的电路部分 绕组的材料：一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上 绕制而成，也有用铝线、铝箔或铜箔的。
二、铁芯：变压器的磁路部分 铁芯柱：铁芯中缠绕组的部分。 铁轭：铁芯的连接（铁芯柱）部分。 1.铁芯的材料 硅钢片叠加而成——减少磁阻和铁损。 热轧：分为厚度0.35mm、0.5mm两种，中 间涂绝缘漆，多用于小型变压器。 硅钢片 冷轧：分为厚度0.35mm、0.30mm、0.27mm 等多种，磁导性能高、损耗小、导磁有方 向性，多用于中大型变压器。
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。
物理1-1 3.45变压器 高压输电
②增加横截面积S 例题：把功率200 kW电能用铝线送到10 km处，要使 功率损失10%，用110 V电压输电，导线横截面积多 大？ρ =2.9×10-8Ω ·m 解析：P损＝P×10%＝200000×10%=20000W 又 导线电流I＝P/U，导线长为两地距离2倍。
P 2 2L P损 I R ( ) ρ U S
3.4 变压器
教学目标
知识与能力： 了解变压器的构造，知道变压器为什么能够改变交 流的电压。 • 由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个 线圈匝数的关系。 • 了解几种常见的变压器类型及其应用。 • 体验科学探究过程，培养实验设计与分析论证能 力 实验仪器： • 变压器、学生电源、灯泡
输电过程示意图
高中物理新人教版 选修１-１系列课件
3.5
高压输电
教学目标
知识与能力： • 了解为什么用高压输电。 • 知道减少远距输送电能损失的主要途径。 • 了解电网在能源利用上的作用，认识科学 技术对人类生活的深远影响。 教学仪器： • 远距离输电模型
大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
为了合理利用这些资源，发电站要修建在靠近这 些能源的地方。
U1 n1 = U 2 n2
课堂练习和课外作业
【例2】一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与 220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯 泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为 ( ) A 36匝 B 72匝 C 720匝 D 1440匝 【例3】一理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440 匝，并接一个100Ω的负载电阻， （1）当原线圈接在44V直流电源电源上时，电压表示 数为________V. （2）当原线圈接在220V交变电源上时，电压表示数 为________V，.
变压器的结构及工作原理
S N 3U1N I1N 3U 2 N I 2 N
三相变压器绕组的联接法和联接组
1、三相变压器连接法
高压绕组首端由A、B、C表示， 末端由X、Y、Z表示； 低压绕组首端由a、b、c表示，末端由x、y、z表示。
•末端连在一起， 首端引出， 为星形连接“Y”， 中点引出Yo； •一相绕组末端与另一相绕组首端相连， 依次得到一闭合回 路， 为三角形连接“”， 有顺、逆之分。
•
变压器油试验： ①耐压 ②介质损耗 ③简化试验 ④取油样注意事项
•
变压器油质量的简易鉴别： ①油的颜色 ②透明度 ③气味
变压器油运行管理
• 35KV及以上变压器应补充相同牌号的油， 并应作耐压试验 • 10KV及以下的变压器可补不同牌号油，但应做混油耐压 试验 • 补油后，检查瓦斯继电器，并及时放出气体。若24小时无 问题，可重新将瓦斯继电器接入跳闸回路
变压器工作原理
变压器日常巡视检查应包括以下内容：
1)油温应正常，应无渗油、漏油，储油柜油位应与温度相对应。 2)套管油位应正常，套管外部应无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异 常现象。 3)变压器音响应正常。 4)散热器各部位手感温度应相近，散热附件工作应正常。 5)吸湿器应完好，吸附剂应干燥。 6)引线接头、电缆、母线应无发热迹象。 7)压力释放器、安全气道及防爆膜应完好无损。 8)分接开关的分接位置及电源指示应正常。 9)气体继电器内应无气体。 10)各控制箱和二次端子箱应关严，无受潮。 11)干式变压器的外表应无积污。 12)变压器室不漏水，门、窗、照明应完好，通风良好，温度正常。 13)变压器外壳及各部件应保持清洁。
•
允许电压波动 变压器的电源电压一般不得超过额定值的±5%
变压器的运行
变压器基本工作原理和结构1
第一章 变压器基本工作原理和结构1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0， 产生励磁磁动势F 0， 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有dt d N e 011φ-=, dt d N e 022φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。
1-2 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？答：由dt d N e 011φ-=, dt d N e 022φ-=, 可知 , 2211N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。
又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此，2211N U N U ≈， 当U 1 不变时，若N 1减少, 则每匝电压11N U 增大，所以1122N UN U =将增大。
或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1 减小，则m Φ增大， 又m fN U Φ=2244.4，故U 2增大。
1-3 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？答：不会。
因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。
1-4 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。
为了铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。
1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。
电机与变压器教案变压器的工作原理精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版电机与变压器教案变压器的工作原理(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除技工学校文化理论课教案编号： 0707-03 流水号：一、教学回顾及导入课题变压器的工作原理变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要装置。
也是电力拖动系统和自动控制系统中，电能传递或作为信号传输的重要元件与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组用U1 ，I1，E1，N1表示，与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组用U2，I2，E2 ，N2表示。
同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 Fm ,该磁通量称为主磁通二、新课讲授什么是空载运行变压器一次绕组加上交流电压，二次绕组开路的运行情况一.空载时的物理情况1.空载磁场空载电流 i0 产生一个交变磁通势 i0N1 ，并建立交变磁场主磁通Øm通过铁心闭合的磁通量（占绝大部分）漏磁通Ø1ó通过油和空气闭合的磁通量（占少量）2.主磁通感应电动势主磁通在一次绕组和二次绕组产生感应电动势：e1(t) = -N1 dFm/dte2(t) = -N2 dFm/dt3. 感生漏电动势交链一次绕组的漏磁通在一次绕组中感生漏电动势e1s(t) = -N1 dF1s/dt列出一次、二次绕组的电动势平衡方程式u1 = i0r1+(-e1s)+(-e1) = i0r1+ N1dF1s/dt + N1dFm/dtu20 = e2 = - N2 dFm/dt1.变压器感应电势1)主磁通若 u1 随时间按正弦规律变化，则Øm 也按正弦规律变化，设❖所以 e1 和 e2 也按正弦规律变化2.变压器变比当一次绕组上加上额定电压 U1N 时，一般规定此时二次绕组开路电压将是额定电压 U2N ，因此可以认为，变压器的电压比就是匝数比在三相变压器中，电压比规定为高压绕组的线电压与低压绕组的线电压之比二) 空载电流1）空载电流主要作用是在铁心中建立磁场，产生主磁通2）空载时的变压器实际上就是一个非线性电感器三、课堂小结四、布置作业。
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。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的空载运行
空载电流----一次绕组中的电流
空载电流包含两个分量， 一个是励磁分量，作用是建立磁场，产生主磁通——无功分量； 另一个是铁损耗分量，作用是供变压器铁心损耗——有功分量。
I10 I10P I10Q
性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空载电流主要是感性无功性质—— 也称励磁电流；
E1
E1m 2
N1 m
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N 2 m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达式 E1 j 4.44fN 1m
E2 j4.44 fN 2m
U1 U2
E1 E2
N1 N2
K
35
项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的空载运行
电力变压器
10
项目1-1 变压器的结构及工作原理
三相干式变压器
11
项目1-1 变压器的结构及工作原理
控制变压器
12
项目1-1 变压器的结构及工作原理
电源变压器
13
项目1-1 变压器的结构及工作原理
接触调压器
14
项目1-1 变压器的结构及工作原理
15
项目1-1 变压器的结构及工作原理
根据用途不同分类
变压器什么样子的？电气符号是什么？
6
项目1-1 变压器的结构及工作原理
L1 L2 L3
项目1-1 变压器的结构及工作原理
项目1-1 变压器的结构及工作原理
电压器在电路图中的表示方法根据其性质的不同，画 法分为以下几种：
变压器 transforme
控制变压器TC 电力变压器TM
项目1-1 变压器的结构及工作原理
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
感应电动势
e
N
d dt
单相双绕组变压器原理图
怎么推导出来的？
U1 U2
N1 N2
K
I2 I1
32
项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的空载运行
变压器匝数为N1的一次绕组加上交流电压，变 压器匝数为N2的二次绕组开路，这种情况即为 变压器的空载运行。
一次绕组和二次绕组的电动势平衡方程式
只占额定电流的2%~10%，基本就是变压器的铁心损耗。
38
项目1-1 变压器的结构及工作原理
变
压
变压器的空载运行
器
空
u1
i0R1 e1
e1
i0R1
N1
d1 dt
N1
d0 dt
载 运 行 时
u20
e2
N 2
d0 dt
的 相 量
图
U1 E1 E1 I10R1
U20 E2
I10 I10P I10Q 变压器空载时的等效电路图 39
项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器工作原理及基本结构 课前学习
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
例题
一台单相变压器，SN=250KVA，额定电压U1N/U2N=10KV/0.4KV，
求一次、二次侧额定电流I1N/I2N。
解：根据 S N U 1NI1N U 2NI 2N 250=10×I1N, I1N=25A；
若换成三相变压器，如何 计算
250=0.4×I1N, I1N=625A；
电压调整率Δu规定为：一次侧加额定负载电压、 负载功率因数为一定值，空载与负载时二次侧 端电压之差，用二次侧额定电压的百分值表示， 即
变压器的外特性
Δu U20 U2 100 % U2N U2 100 % U1N U2 100 %
U2N
U2N
U1N
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小反映了供电 电压的稳定性。
电气系统 安装与调
试
电气系统安装与调试
2020年春季学期 广西机电职业技术学院 任课老师：宋瑞娟 于生
目录
总课时：104学时
项目一：变压器的应用 项目二：三相交流电机的控制应用 项目三：特种电机的应用 项目四：电动机的PLC控制应用
课程特点 计算不太多 要记的知识会多些 学会读线路图、分析线路图 熟练线路安装、调试、故障排除 掌握简单的逻辑原理及编程
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
绕组——变压器中的电路部分。
单相壳式变压器 1—铁心柱 2—铁轭 3—绕组
交叠式绕组
1—低压绕组 2—高压绕组
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
3.其他结构附件
1） 油箱
2） 储油柜
3） 分接开关
4） 绝缘套管
1—油箱； 2—铁心； 3—绕组； 4—放油阀门； 5—湿度计; 6—吸湿器； 7—储油柜； 8—油表； 9—安全气道； 10—气体继电器； 11—高压套管； 12—低压套管； 13—分接开关
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的基本结构
为什么是硅钢 片，而不是整
块硅钢？
为了减少涡流损耗和磁滞损耗
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
铁心——变压器中主要的磁路部分，分为铁心柱与铁轭两部分。
单相心式变压器
单相壳式变压器
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
2.绕组
绕组是变压器的电路部分。它由漆包线或绝 缘的扁铜线绕制而成，有同心式和交叠式两种。 同心式绕组是将高、低压绕组套在同一铁心柱的 内外层。交叠式绕组的高、低压绕组是沿轴向 交叠放置的
k2 ZL
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 例题
一只电阻为8Ω的扬声器，需要把电阻提高到800Ω才可以接 到半导体收音机的输出端，问利用电压比为多大的变压器才 能实现这一阻抗匹配？
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
例题
一只电阻为8Ω的扬声器，需要把电阻提高到800Ω才可以接
到半导体收音机的输出端，问利用电压比为多大的变压器才
能实现这一阻抗匹配？
解：根据
Z L k 2 Z L
即800=k2×8
可得k=10
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器能改变直流电压吗？如果接上直流电，会发 生什么现象？
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器能改变直流电压吗？如果接上直流电，会发生
什么现象？
答：变压器不能改变直流电，因为
变压器的负载运行
1）磁动势平衡方程式
F1 F2 F10
I1N1 I2 N2 I10 N1
I1N 1 -I2N 2
很小
I1
I2 k
N1 N2
I2 I1
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的负载运行
2）电动势平衡方程式
U1 E1 I1R1 jI1 X1 E1 I1Z1 U2 E2 I2 R2 jI2 X 2 E2 I2Z2 U2 I2Z L
Z0
Z0
Zm
U1 I0
R0
(R1 Rm )2 ( X1 X m )2
Rm
X0 Xm
k
U1 U2
50
项目1-1 变压器的结构及工作原理
负载试验 （又称短路试验）
通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计 算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。
高压侧加电压，低压侧短路；由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理 变压器的负载运行
近似等效电路图
变换电压 变换电流 变换阻抗
项目1-1 变压器的结构及工作原理
U1 E1 k N1
U2 E2
N2
I1 N2 1 I2 N1 k
Z LLeabharlann U1 I1N1 / N2 U 2 (N2 / N1)I 2
( N1 N2
)2
ZL
u1
i0r1
(e1 )
(e1)
i0 R1
N1
d1 dt
N1
d dt
u20
e2
N2
d dt
其中，i0— 空载电流；u20— 二次绕组的空载电压； R1 — 一次绕组的电阻。 φ— 主磁通；φ1σ — 一次绕组漏磁通。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的空载运行
空载运行时，忽略i0R1和e1σ
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的基本结构
1.铁心
为什么是硅钢 片，而不是整
块硅钢？
作用：铁心是变压器中主要的磁路部分。
材料：通常由含硅量较高，厚度为0.35或0.5mm，表面涂
有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。
分类：铁心分为铁心柱和铁轭两部分，铁心柱套有绕组；
铁轭闭合磁路之用。
型式：铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。
Δu I1N Rk cos 2 I1N X k sin 2 100% U1N
式中 I1 / I1N 为负载系数
可见，电压变化率的大小与负载大小、性质及变压器的本身参数有关。
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项目1-1 变压器的结构及工作原理
变压器的效率特性
变压器的损耗主要是铁耗和铜耗两种。
铁耗包括基本铁耗和附加铁耗。基本铁耗为磁滞损耗和涡流损耗。 附加损耗包括由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通 在结构部件中引起的涡流损耗等。铁耗与外加电压大小有关，而与 负载大小基本无关，故也称为不变损耗。