变压器的结构及工作原理(整合后)

变压器工作原理
• 额定容量SN：
• 它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，是额定视 在功率，单位有：伏安（V•A）或千伏安（kV•A）或兆 伏安（MV•A）。 • 一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器； 800~6300kVA的为中型电力变压器；8000~63铁芯
• 铁心的作用 主磁路 是变压器的
• 铁心的材料 0.35～ 0.5mm厚的硅钢片
• 铁心形式 电力变压器主 要采用心式结构
变压器工作原理
• 铁芯是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）、 铁轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和 磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采0.35mm~0.5mm 厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。 • 小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面 为阶梯形，这是为了充分利用空间。
• 7.压力释放阀 作用：为防止变压器内部发生严重故障而产生 大量气体，引起变压器发生爆炸。 压力释放装置在变压器油箱顶盖上，压力释放 装置在保护电力变压器方面起重要作用。充有变 压器油的电力变压器，如果内部出现故障或短路 ，电弧放电就会在瞬间使油汽化，导致油箱内压 力极快升高。如果不能极快释放该压力，油箱就 会破裂，将易燃油喷射到很大的区域内，可能引 起火灾，造成更大破坏，因而通过压力释放装置 使油箱内减压防止上述情况发生。
变压器工作原理
• 变压器的附件：
• • • • • • • • 1-铭牌； 3-吸湿器； 5-储油柜； 2-信号式温度计； 4-油标； 6-安全气道
7-气体继电器； 8-高压套管； 9-低压套管； 11-油箱； 13-器身； 15-小车 10-分接开关； 12-放油阀门； 14-接地板；
变压器工作原理
90000kVA及以上的为特大型电力变压器；
变压器工作原理
• 额定电压U1N/U2N
• 均指线值电压。原边额定电压U1N是指电源加在原绕组 上的额定电压；副边额定电压U2N是指原边加额定电压 副边空载时副绕组的端电压，单位有：伏（V）或千伏 （kV）。
变压器工作原理
• 额定电流I1N/I2N
均指线值电流。原、副边额定电流是指在额定容量和额定 电压时所长期允许通过的电流，单位有：安（A）
变压器工作原理
变压器工作原理
变压器工作原理
变压器工作原理
三、油箱及其他附件
1.油箱
变压器油的作用：加强变压器内部绝缘强度和散热作用
要求：用质量好的钢板焊接而成，能承受一定压力。
形式：大型变压器油箱均采用了钟罩式结构；小型变压器采用吊器身式。 2.储油柜 作用：减少油与外界空气的接触面积，减小变压器受潮和氧化的概率。在大 型电力变压器的储油柜内还安放一个特殊的空气胶囊，它通过呼吸器与外界相 通，空气胶囊阻止了储油柜中变压器油与外界空气接触。
主磁通与漏磁通的区别
F1与 I 0成 F 0与 I 0成非线性关系； 1）性质上： 线性关系；
F 0占99%以上， F1 仅占1%以下； 2）数量上：
F 0 起传递能量的作用， 3）作用上： F1起漏抗 压降作用。
变压器工作原理
• 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规 律变化，则有 • 不计铁心损失，根据能量守恒原理可得 • 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系： • 令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则
• 6.分接开关 作用：用改变绕组匝数的方法来调压。 • 一般从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分 接头，用以切换分接头的装置叫分接开关。 • 分接开关分为无载调压和有载调压两种，前者必 须在变压器停电的情况下切换；后者可以在变压 器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油箱 内，其控制箱在油箱外，有载调压分接开关内的 变压器油是完全独立的，它也有配套的油箱、瓦 斯继电器、呼吸器。
+ u1 e 1 － i1 e1
Φ
i2 e2
e 2
Φσ2
+ u2 Z －
+ u1 － (b)
+ u2 － 变压器的符号
Φσ1
(a)
变压器结构示意图
• 如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通Φ2， Φ2的方向与Φ1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有 所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电 流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加， Φ1也增 加，并且Φ1增加部分正好补充了被Φ2所抵消的那部分磁通，以保持 铁心里总磁通量不变。 • 如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载 消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通 过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消 耗的功率。其电磁关系如下：
额定频率fN
指工业用电频率，我国规定为50Hz。
变压器工作原理
• 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的 关系为： • 单相变压器：
S N U 1N I 1N U 2 N I 2 N
• 三相变压器：
S N 3U1N I1N 3U 2 N I 2 N
变压器工作原理

变压器三相绕组接线 有两种： 1、星形联结
变压器工作原理
• 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;
变压器原理图（图3-1）
变压器的工作原理
星形联结记作： “Y”或“y”
2、三角形联结 三角形联结记作： “D”或“d”
变压器工作原理
• 干式电力变压器特点
• 干式电力变压器承受热冲击能 力强，过负载能力大、难燃、 防火性能高、低损耗、局部放 电量小、 • 噪声低、不产生有害气体、不 污染环境、对湿度、灰尘不敏 感、体积小、不开裂、维护简 便。因此，最适宜用于防火要 求高，负荷波动大以及污秽潮 湿的恶劣环境中。如：机场、 发电厂、冶金作业、医院、高 层建筑、购物中心、居民密集 区以及石油化工、核电站、核 潜艇等特殊环境中。
• • 结论： 只要(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不
同，就能达到改变电压的目的。
1、变压器的电压变换：
• 设一次绕组的匝数是N1，二次绕组的匝数是N2，穿过它 们的磁通是Φ，那么一次、二次绕组中产生的感应电动势 分别是 ： E1 = 4.44· f· N1· Φm E2 = 4.44· f· N2· Φm 则: U1/U2 ≈ E1/E2 = N1/N2 = K（K为变压器的变比） 由上式知：变压器一次、二次绕组的端电压之比等于这两 个绕组的匝数之比。 如果 N2＞N1，则U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压 器称为升压变压器； 如果N2＜N1，则U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压 器称为降压变压器。 • 结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
| Z | U1 kU 2 U k2 2 k2 | Z | I2 I1 I2 k
• 结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以 变比的平方。
变压器的主要作用是实现电压变换、电流变换和阻抗变换。 1、电压变换(降压变压器)：如图，通过变压器可把网电压变 为所需的低电压。
图3-1
• 电磁铁：交流电磁铁通电后，若衔铁长时期被 卡住而不能吸合，会引起什么后果？
• 答：如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸 不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热， 把线圈烧坏。
交流铁芯线圈
• 如下图所示的交流铁心线圈电路，在带铁心的线圈上加正 弦交流电压u，线圈中的电流便在铁心中产生主磁通Φ和 漏磁通Φσ。主磁通Φ是流经铁心的工作磁通，漏磁通Φσ 是由于空气隙或其它原因损耗的磁通，它不流经铁心。主 磁通和漏磁通都要在线圈中产生感应电动势，一个是主磁 电动势e，另一个是漏磁电动势eσ。
2、变压器的电流变换：
• 变压器副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的作 用下，副边线圈中有了电流 i2 。此电流在磁路中也会产生 磁通，从而影响原边电流 i1。由U1≈E1=4.44N1fΦm可知， U1和f不变时，E1和Φm也都基本不变。因此，有负载时 产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势（i1N1+i2N2）和 空载时产生主磁通的原绕组的磁动势i0N1基本相等，即：
产品型号 额定容量 额定电压 额定电流 额定频率 相 数 联接组别 制造厂
图1－4电力变压器铭牌示意图
电力变压器按容量大小通常分为 小型变压器（容量为10～630kVA）、 中型变压器（容量为800～6300kVA）、 大型变压器（容量为8000～63000kVA） 特大型变压器（容量在90000kVA及以上）。
3.呼吸器
作用：内装硅胶的干燥器，与油枕连通，为了使潮气不能
进入油枕使油劣化。 硅胶对空气中水份具有很强的吸附作用，干燥状态状态为 兰色，吸潮饱和后变为粉红色。吸潮的硅胶可以再生。 4.冷却器
作用：加强散热。 装配在变压器油箱壁上，对于强迫油循
环风冷变压器，电动泵从油箱顶部抽出热油送入散热器管簇 中，这些管簇的外表受到来自风扇的冷空气吹拂，使热量散 失到空气中去，经过冷却后的油从变压器油箱底部重新回到 变压器油箱内。
变压器结构 与工作原理
图形符号
变压器工作原理
下图是我们常见的两种变压器：
干式变压器
油浸式变压器
变压器工作原理
• 变压器的构造： 变压器主要由：铁芯、绕组、油箱、附件等组成。 电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。
变压器工作原理
• 变压器的主体构造： 1、铁芯
2、绕组
变压器工作原理
i1 N1 i2 N 2 i0 N1
因空载电流i0很小，可忽略不计，则有： • 结论：原、副边电流与匝数成反比。