电机与拖动基础2、变压器

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各种变压器
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2.1.3
变压器的主要结构：
铁心和绕组。
变压器的结构
铁心是变压器的磁路部 分； 绕组是变压器的电路部 分。 铁心通常用0.35mm厚、 表面涂有绝缘漆的硅钢片 冲成一定的形状叠制而成。
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电力变压器结构
如图22所示是一台 三相油浸式电力变压器 的外形。 电力变压器的主要 结构部件有：铁心和绕 组两个基本部分组成的 器身，以及放置器身且 盛满变压器油的油箱。 此外，还有绝缘套管及 其它附件等部分组成。
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问题与思考：
1.变压器的主要结构是什么？各 起什么作用？ 2.变压器主要有哪几个额定值？
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2.2
单相变压器
2.2.1 变压器的空载运行 如图2-15所示，变压器的一次绕组AX接 在电源上、二次绕组ax开路，即二次侧电流等 于零的运行状态称为空载运行。
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1.
空载运行时的磁通、感应电动势
变压器中各电磁量如何规定正方向？
变压器中各电磁量都是随时间而变化的交 变量，要建立它们之间的相互关系，必须先规 定各量的正方向，按习惯方式规定正方向如下： （1）电压与电流的正方向一致； （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。
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1.铁心
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铁心外形
图24所示是一台 三相双绕组变压器铁 心的外形图。铁心既 是构成变压器磁路的 主要部分，它又是变 压器的机械骨架，其 作用是使两个绕组的 磁耦合达到最佳状态。
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2.绕组
绕组是变压器的电路部分， 它由包有绝缘材料的铜（或 铝）的、圆或扁的导线绕制 而成。为了便于绝缘，装配 时，一般让低压绕组靠近铁 心，高压绕组套装在低压绕 组外面，高、低压绕组间设 置有油道（或气道），以加 强绝缘和散热。高、低压绕 组两端到铁轭之间都要衬垫 端部绝缘板。将绕组装配到 铁心上时成为器身。
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变压器的磁通
主磁通：其磁力线沿铁心闭合，同时与一 次绕组、二次绕组相交链的磁通，亦称为互感 磁通。由于铁磁材料的饱和现象，主磁通与呈 非线性关系。 一次绕组的漏磁通：其磁力线主要沿非铁 磁材料（油、空气）闭合，仅为一次绕组相交 链的磁通。与成线性关系。
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2.1用途、绕组数目、相数、冷却方式 分别进行分类。 ⒈ 按用途分类为：电力变压器、仪用互感器、特 殊用途变压器（如电炉，整流，实验等）； ⒉ 按绕组数目分类为：双绕组变压器、三绕组变 压器、自耦变压器； ⒊ 按相数分类为：单相变压器、三相变压器； ⒋ 按冷却方式分类为：以空气为冷却介质的干式 变压器、以油为冷却介质的油浸变压器。
2.电压平衡方程式、变比
在图2-15所示各物理量的假定正向下，根 据基尔霍夫第二定律，可得一次侧电压平衡方 程式：
1—开口杯；2—磁铁；3—干簧触点 (信号用)； 4—磁铁；5—挡板；6—干簧触点(跳 闸用)
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2.1.4
变压器的额定值
按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压 器在规定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称 为变压器的额定值（或称为铭牌数据），它是选用变 压器的依据，主要有： 1.额定容量（VA、kVA、MVA）； 2.额定电压、（V，kV）； 3.额定电流、（A，kA）； 4.额定频率fN（Hz）； 此外，额定值还有效率、温升等。除额定值外， 变压器铭牌上还标有相数、运行方式、连接组别、短 路阻抗、接线图等说明。
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绕组分布
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绕组的型式
从高、低压绕组 之间的相对位置来看， 变压器的绕组可分为 同心式和交叠式两类。 同心式绕组的高、低 压绕组都做成圆筒状， 同心地套装在铁心柱 上。交叠式绕组都做 成饼式，高、低压绕 组互相交叠放置 。
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绕组的型式
电机及拖动基础
第二章 变压器
2.1
变压器结构及工作原理
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2.1.1 变压器基本工作原理
变压器依据电磁感应定律工作。如图2­1所示，它的 结构主要是由两个（或两个以上）互相绝缘的绕组套在一 个共同的铁心上。绕组之间有磁的耦合，但没有电的直接 联系。通常两个绕组中一个接到交流电源，称为一次绕组 （一次侧或原绕组）。另一个绕组接到负载，称为二次绕 组（二次侧或副绕组）。
根据变压器的电压等级和不同容量的要求， 其中常用同心式绕组的结构按其绕制方法不同 又可分为圆筒式、纠结式、连续式、 螺旋式 等基本型式。
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3.绝缘套管
变压器的绝缘可分为外 部绝缘和内部绝缘。 外部绝缘是指油箱盖外的 绝缘，主要是指变压器的高、 低压绕组引线从油箱内穿过 油箱盖时，必须经过绝缘套 管，以使高压引线和接地的 油箱绝缘。绝缘套管一般是 瓷质的，为了增加爬电距离， 套管外形做成多级伞形， 10kV～35kV套管采用充油结 构。 内部绝缘是指油箱盖内 部的绝缘，主要是绕组绝缘、 内部引线绝缘等。
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4.油箱及其它附件
（1）油箱及变压器油 （2）储油柜 （3）散热器 （4）气体继电器 （5）安全气道
1—主油箱；2—储油箱； 3—气体继电器；4—安全气道
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气体继电器
气体继电器又称瓦斯 继电器，它是变压器内部 故障的保护装置。当变压 器内部发生故障时，故障 点会局部产生高温，使得 其油温升高，当油内含有 的空气被排出时，或当故 障点产生电弧，使得绝缘 物和油分解从而产生大量 的气体时，为了保护油箱 不致爆炸，在变压器上装 置了气体继电器的安全气 道。
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变压器的基本工作原理
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变压器的基本工作原理
变压器一次、二次侧电压之比决定于一次、 二次绕组匝数之比，只要改变一次、二次绕组 的匝数，便可达到改变电压的目的。这就是变 压器利用电磁感应原理，把一种电压等级的交 流电能转变成频率相同的另一种电压等级的交 流电能的基本工作原理。