电力：电力变压器结构与工作原理---基础常识篇

第二节 变压器的运行与保护
教学要求
(1)变压器的负荷能力
(2)变压器的运行与维护
2.1 变压器的负荷能力
变压器的负荷能力——指在短时间内所能输出 的超过额定容量的功率。
负荷能力的大小和持续时间决定于：①变压器的 电流和温度是否超过规定的限值。②在整个运行期 间，变压器总的绝缘老化是否超过正常值，即在过 负荷期间绝缘老化可能多一些，在欠负荷期间绝缘 老化要少一些，只要二者互相补偿，总的不超过正 常值，能达到正常预期寿命即可。
需改变电压，以适应各种不同电压的需要。
第一章 变压器的基本工作原理和结构
§1-1 变压器在电力系统中的应用
§1-1 变压器在电力系统中的应用
1.电力传输 2.变压器的容量
一、变压器的构造
2.示意图
1.构造：
（1）铁芯 （2）原线圈(初级线圈) （3）副线圈(次级线圈)
3.电路图中符号
n1
n2
铁芯与线圈互相绝缘
§额定电流
以安（A）或千安（kA）为单位。对三相变压器，额定电 压指线电流。
§额定频率
以赫兹（Hz）为单位。我国额定工频为50Hz。
§1-4 变压器的额定值
注意： 1）额定工作状态下变压器的效率、温升等数据，均属于 额定值
2) 除额定值以外，铭牌上还标有变压器的相数，联结组 标号和绕组联结图、阻抗电压等
(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
思考：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?
实验和理论分析都表明：理想 变压器原、副线圈的电压跟它们的 匝数成正比。
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
三、理想变压器的变压规律
原、副线圈中产生的感应电 动势分别是：
器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又 是冷却介质。
低压 高压
§1-4 变压器的额定值
§额定容量
指在额定状态下变压器的视在功率．额定容量以伏安(VA)、 千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)为单位。对三相变压器，额定容 量指三相的总容量。
§额定电压
以伏（V）或千伏（kV）为单位。对三相变压器，额定电 压指线电压。
在输电过程中，电压必须进行调整。
生活中需要各种电压
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压
随身听 扫描仪
3V
机床上的照明灯
36V
12V
防身器
3000V
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管 1~2万伏
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 3~4万伏
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压 各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么 如何解决这一问题呢？
P入＝P出
三、理想变压器的变压、变流规律：
§1-2 变压器的基本工作原理及分类
Ø 变压器的分类
按用途分：
形形色色的变压器
变电站的大型变压器
街头变压器
各式变压器
可拆式变压器
按相数分：
单相变压器
三相变压器
按绕组形式分：
按冷却介质分:
干式变压器
油浸式变压器
强迫油循环电力变压器
按铁心形式分：
§1-3变压器的基本结构
二、变压器的工作原理 ——互感现象
～
～
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → wenku.baidu.com能转化
(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
思考：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?
二、变压器的工作原理 ——互感现象
～
～
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化
电力变压器的结构和原理
第一节 变压器的基本工作原理和结构 第二节 变压器运行与保护 第三节 变压绕组的直流电阻及绝缘电阻的测
量方法 第四节 变压器的异常运行及故障判断和处理
方法
第一节 变压器的基本工作原理和 结构
教学要求 (1) 了解变压器的用途、分类 (2) 了解变压器的主要结构 (3) 掌握变压器的基本工作原理 (4) 掌握变压器的额定参数
其他物理化学作用的影响，使绝缘材料的 机械、电气性能衰减，逐渐失去其初期所 具有的性质，产生绝缘老化现象。
（2）变压器的绝缘老化，主要是受温度、 湿度、氧气和油中的劣化产物的影响，其 中高温是促成老化的直接原因。
2.变压器的寿命 （1）变压器的预期寿命——指当变压
器绝缘的机械强度降低至其初始值15%~20% 所经过的时间。
2.1.1变压器发热时的特点
油浸式变压器各部分的温升分布 油浸变压器温度沿高度的分布图
2.1.2 稳态温升
（1）变压器长期稳定运行，各部分温升
达到稳定值。
（2）由于发热很不均匀，各部分温升通常 都用平均温升和最大温升来表示。
2.1.3 变压器的绝缘老化
1.变压器的绝缘老化现象 （1）在长期运行中由于受到大气条件和
3）双绕组变压器原、副边容量按相等进行设计
4）U1N指电源加到变压器原边的电压； U2N指原边加上 额定电压时的副边开路电压，空载电压，副边电流为零
5）分析变压器和电机时，所说的负载一般是指电流而不 是阻抗
型号
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，表示方法为
如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有 载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。
E1=n1/ t E2=n2/ t
若不考虑原副线圈的内阻有
U1=E1 U2=E2
四、理想变压器的电流规律
理想变压器输入功率等于输出功率
P入= P出 即: U1I1=U2I2 理想变压器原、副线圈的电流跟它 们的匝数成反比
此公式只适用于一个副线圈的变压器
小结
一、变压器的构造 1．示意图 2．符号
二、变压器的工作原理： 1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化：电能→磁场能→电能 3、理想变压器：
§1-3 变压器的基本结构
§铁心 作用：磁路的构成部分。为了减少铁心中的磁滞和涡流损耗， 铁心均用0.35－0.5mm厚的热轧或冷轧硅钢片叠成，片间涂以 0.01~0.013mm厚的漆膜，以避免片间短路。 §绕组 作用：电路的组成部分，用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或圆 线绕成 。感应电势、通过电流、实现机电能量转换。 §绝缘结构 作用：实现变压器的绝缘，包括外部绝缘和内部绝缘。 §油箱和其它附件 作用：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压