变压器的工作原理 分类及结构
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。
第三章 变压器
Zk
Uk Ik
Rk
pk
I
2 k
Xk
Z
2 k
Rk2
绕组的电阻时随温度而变的，故经过计算的到的短路参数应 根据国家标准规定折算到参考温度。
三 、相量图
根据T形等效电 路，可以画出相应 的相量图。
四 、近似等效电路图
RK、XK和ZK分别称为短路电阻、短路电抗和短路阻抗。
单相变压器基本方法总结
分析计算变压器运行的方法：
基本方程式：变压器电磁关系的数学表达式。 等效电路：基本方程式的模拟电路。 相量图：基本方程式的图示表示。
三者是统一的，一般定量计算用等效电路，讨论各 物理量之间的相位关系用相量图。
E2 KE2
E2 KE2
U 2 KU 2
（二）电流的归算 电流归算的原则：归算前后二次侧磁动势保持不变。
N2'I2' N2I2
（三）阻抗的归算
I 2
I2 K
阻抗归算的原则：归算前后电阻铜耗及漏感中无功功率不变。
I 22 R2
I
2 2
R2
I22 X 2
I
2 2
X
2
R2
I
2 2
I22
R2
K 2R2
S7-315/10 三相（S）铜芯10KV变压器,容量315KVA,设计序号7为节 能型.
SJL-1000/10 三相油浸自冷式铝线、双线圈电力变压器，额定容量为 1000千伏安、高压侧额定电压为10千伏。
我国生产的各种变压器主要系列产品有：S7、SL7、S9、 SC8等。其中SC8型为环氧树脂浇注干式变压器。
同心式绕组 1—铁心柱 2—铁轭 3—高压线圈 4—低压线圈
交叠式绕组 1—低压绕组 2—高压绕组
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%。
物理变压器总结报告范文(3篇)
第1篇一、引言变压器作为一种重要的电力设备，广泛应用于电力系统、工业生产和日常生活中。
它能够将高压电能转换为低压电能，或将低压电能转换为高压电能，以满足不同场合的用电需求。
本文将对物理变压器的工作原理、分类、结构、性能和应用等方面进行总结报告。
二、变压器工作原理变压器的基本工作原理是电磁感应。
当交流电流通过变压器的原线圈时，在原线圈周围产生交变磁场，这个交变磁场在变压器的副线圈中感应出电动势。
由于原线圈和副线圈的匝数不同，因此副线圈的电动势与原线圈的电动势成比例。
变压器通过电磁感应实现电能的传输和转换。
三、变压器分类1. 按变压器用途分类（1）电力变压器：用于电力系统中的电压变换和传输。
（2）工业变压器：用于工业生产中的电压变换和电源供应。
（3）特种变压器：用于特殊场合，如电炉变压器、中频变压器等。
2. 按变压器结构分类（1）油浸式变压器：变压器线圈和铁芯浸在绝缘油中，具有良好的绝缘性能和散热效果。
（2）干式变压器：变压器线圈和铁芯不浸在绝缘油中，适用于防火、防爆等特殊场合。
（3）气体绝缘变压器：变压器线圈和铁芯被绝缘气体（如SF6）包围，具有更高的绝缘性能和可靠性。
3. 按变压器相数分类（1）单相变压器：用于单相交流电路。
（2）三相变压器：用于三相交流电路。
四、变压器结构1. 线圈：变压器线圈由绝缘导线绕制而成，分为原线圈和副线圈。
原线圈连接电源，副线圈连接负载。
2. 铁芯：变压器铁芯由硅钢片叠压而成，用于形成交变磁场，提高变压器的效率。
3. 绝缘油：油浸式变压器中的绝缘油具有绝缘、散热、防潮等作用。
4. 套管：套管用于连接变压器线圈和外部电路，同时起到绝缘和保护作用。
五、变压器性能1. 变比：变比是指变压器原线圈和副线圈的匝数之比，表示变压器电压变换的比例。
2. 效率：变压器效率是指输出功率与输入功率的比值，表示变压器能量转换的效率。
3. 空载损耗：变压器在无负载情况下消耗的功率，主要由铁芯损耗和线圈损耗组成。
500kV变压器原理及结构(自耦变压器)
c)在正常情况下，主变压器不允许超过铭牌的额定值运行。正常运行时，变压器的外加一 次电压可比额定电压高，但不宜超过额定电压的110%。
d)500kV #2主变三侧582167、20267接地开关为快速接地开关，30267为普通接地开关， 合上以后主变三侧接地，只有在主变检修时才能将此三把接地开关合上。
变压器日常巡视检查应包括以下内容：
a)500kV#2主变正常送电时，按调度令从500kV侧对主变充电(充电时不投断路器充电保护) ，空载运行正常后，在220kV侧并列。停电时先停35kV侧、再停220kV侧、最后停 500kV侧。
b)500kV#2主变220kV侧电压互感器、避雷器配备有独立隔离开关和接地开关，编号分别 为2029、2028、20297、20287，主变正常运行时电压互感器、避雷器的独立隔离开 关应合上。隔离开关的作用是当电压互感器或避雷器需要检修时，起到隔离作用。
变压器日常巡视检查应包括以下内容：
j)为了防止油劣化过速以及绝缘老化，强油循环变压器上层油温最高不得超过85℃，绕组 温度最高不得超过105℃；正常监视油面温度不超过75℃，绕组温度不超过95℃。
k)长期停用及检修后的变压器，投入运行前，应对变压器及其保护，信号装置进行全面的 检查，应核对保护连接片投切是否正确。
自耦变压器运行原理 结构及运行注意事项
1
第一节 工作原理、分类及结构
一、变压器的工作原理 • 变压器是利用电磁感应原理从一个电路向另一个
电路传递能量或传输信号的一种电器
要部件——铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕 组只有磁耦合而没有电的联系
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理标题：变压器结构简介与工作原理引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，用于改变电压的大小，实现电能的传输和分配。
了解变压器的结构和工作原理对于电力系统的设计和运行至关重要。
本文将介绍变压器的结构和工作原理，帮助读者更好地理解这一重要设备。
一、变压器的结构1.1 主要由铁芯和线圈组成变压器的主要结构包括铁芯和线圈。
铁芯由硅钢片叠压而成，用于传导磁场。
线圈分为初级线圈和次级线圈，通过电流在线圈中产生磁场。
1.2 绝缘层变压器的线圈之间和线圈与铁芯之间都需要绝缘层来防止电路短路和绝缘击穿。
绝缘层通常采用绝缘纸、绝缘漆等材料。
1.3 外壳和冷却系统变压器通常有外壳来保护内部结构，外壳通常由金属材料制成。
变压器还配备有冷却系统，如风扇或油冷却系统，用于散热。
二、变压器的工作原理2.1 电磁感应原理当变压器的初级线圈通电时，产生的磁场会感应次级线圈中的电动势，从而产生电流。
这是基于电磁感应原理的工作原理。
2.2 变压器的转比变压器的转比是初级线圈匝数与次级线圈匝数的比值。
根据转比的不同，变压器可以实现升压、降压或绝缘功能。
2.3 能量传输变压器通过磁场的感应实现能量的传输，将电能从一端传输到另一端。
这样可以实现电力系统中电压的调节和分配。
三、变压器的分类3.1 按用途分类变压器可以按用途分为配电变压器、整流变压器、隔离变压器等，用途不同结构也会有所不同。
3.2 按冷却方式分类变压器可以按冷却方式分为油浸式变压器、干式变压器等，不同的冷却方式适用于不同的环境和功率等级。
3.3 按结构分类变压器可以按结构分为壳式变压器、环氧树脂浇铸变压器等，不同结构适用于不同的安装场所和环境要求。
四、变压器的应用领域4.1 电力系统变压器在电力系统中起到核心作用，用于升压、降压、分配和传输电能，保障电力系统的正常运行。
4.2 工业领域变压器在工业领域中用于控制电压、调节电流，为各种设备提供合适的电源。
变压器本体结构培训课件
七、变压器常见试验项目及标准
4、接线组别检查；
七、变压器常见试验项目及标准
5、绕组连同套管的绝缘电阻试验；
试验标准：大于出厂值70%； 试验目的：对检查变压器整体的绝缘状况具有较高的灵敏度，能有效地检 查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮或脏污、以及贯穿性的集中性缺 陷。例如，各种贯穿性短路、瓷件破裂、引线接壳等现象。
七、变压器常见试验项目及标准
3、绕组连同套管的介质损耗试验；
试验标准：不大于出厂值的130% 试验目的：油纸绝缘是有损耗的，在交流电压作用下有极化损耗和电导损 耗，通常用tgδ来描述介质损耗的大小，且tgδ与绝缘材料的形状、尺寸无关， 只决定于绝缘材料的绝缘性能，所以作为判断绝缘状态是否良好的重要手 段之一。绝缘性能良好的变压器的tgδ值一般较小，若变压器存在着绝缘缺 陷，则可将变压器绝缘分为绝缘完好和有绝缘缺陷两部分，当有绝缘缺陷 部分的体积（电容量）占变压器总体积（电容量）的比例较大时，测量的 tgδ也较大，说明试验反映绝缘缺陷灵敏，反之不灵敏。所以tgδ试验能较好 地反映出分布性绝缘缺陷或缺陷部分体积较大的集中性绝缘缺陷，例如变 压器整体受潮或老化、变压器油质劣化以及较大面积的绝缘受潮或老化、 绕组上附着油泥及严重的局部缺陷等。由于套管的体积远小于变压器的体 积，在进行变压器tgδ试验时，即使套管存在明显的绝缘缺陷，也无法反映 出来，所以套管需要单独进行tgδ试验。tgδ试验是反映变压器的整体绝缘性 能，一般对判断局部绝缘缺陷是不灵敏的.
110kV变压器本体
目录
概述
原动机
发电机 升压变压器
降压变压器 配电变压器
用户
一、变压器原理
• 电磁感应:
变压器原理
二、变压器的分类
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。
变压器基本工作原理
第1章 变压器的基本知识和结构变压器的基本原理和分类一、变压器的基本工作原理变压器是利用电磁感应定律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;当原边绕组接到交流电源时,绕组中便有交流电流流过,并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通,这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组;原、副绕组的感应分别表示为则 k N N e e u u ==≈212121 变比k ：表示原、副绕组的匝数比,也等于原边一相绕组的感应电势与副边一相绕组的感应电势之比; 改变变压器的变比,就能改变输出电压;但应注意,变压器不能改变电能的频率;二、电力变压器的分类变压器的种类很多,可按其用途、相数、结构、调压方式、冷却方式等不同来进行分类; 按用途分类：升压变压器、降压变压器；按相数分类：单相变压器和三相变压器；按线圈数分类：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器；按铁心结构分类：心式变压器和壳式变压器；按调压方式分类：无载无励磁调压变压器、有载调压变压器；按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压器和干式变压器等；按容量大小分类：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器;三相油浸式电力变压器的外形,见图1,铁心和绕组是变压器的主要部件,称为器身见图2,器身放在油箱内部;电力变压器的结构一、铁心1.铁心的材料采用高磁导率的铁磁材料—～厚的硅钢片叠成;为了提高磁路的导磁性能,减小铁心中的磁滞、涡流损耗;变压器用的硅钢片其含硅量比较高;硅钢片的两面均涂以绝缘漆,这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘;2.铁心形式铁心是变压器的主磁路,电力变压器的铁心主要采用心式结构;二、绕组1.绕组的材料铜或铝导线包绕绝缘纸以后绕制而成;2.形式圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式等结构;为了便于绝缘,低压绕组靠近铁心柱,高压绕组套在低压绕组外面,两个绕组之间留有油道;变压器绕组外形如图所示;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,某些部位必须具有防磁化性能;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;;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;5.绝缘套管作用：使绕组引出线与油箱绝缘;绝缘套管一般是陶瓷的,其结构取决于电压等级;1kV以下采用实心磁套管,10～35kV采用空心充气或充油式套管,110kV及以上采用电容式套管;为了增大外表面放电距离,套管外形做成多级伞形裙边;电压等级越高,级数越多;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;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;8.气体继电器瓦斯继电器作用：变压器的一种保护装置,安装在油箱与储油柜的连接管道中,当变压器内部发生故障时如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故、油箱漏油使油面下降较多等产生的气体和油流,迫使气体继电器动作;轻者发出信号,以便运行人员及时处理;重者使断路器跳闸,以保护变压器;变压器的名牌数据一、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; 例如：SL-500/10：表示三相油浸自冷双线圈铝线,额定容量为500kVA,高压侧额定电压为10kV级的电力变压器;二、额定值额定运行情况：制造厂根据国家标准和设计、试验数据规定变压器的正常运行状态;表示额定运行情况下各物理量的数值称为额定值;额定值通常标注在变压器的铭牌上;变压器的额定值主要有：额定容量S N ：铭牌规定在额定使用条件下所输出的视在功率;原边额定电压U 1N ：正常运行时规定加在一次侧的端电压,对于三相变压器,额定电压为线电压; 副边额定电压U 2N ：一次侧加额定电压,二次侧空载时的端电压;原边额定电流I 1N ：变压器额定容量下原边绕组允许长期通过的电流,对于三相变压器,I 1N 为原边额定线电流;副边额定电流I 2N ：变压器额定容量下原边绕组允许长期通过的电流,对于三相变压器,I 2N 为副边额定线电流;单相变压器额定值的关系式： N N N N N I U I U S 2211== 三相变压器额定值的关系式：NN N N N I U I U S 221133==额定频率f N ：我国工频：50Hz ；还有额定效率、温升等额定值; 变压器的空载运行变压器空载运行是指变压器原边绕组接额定电压、额定频率的交流电源,副边绕组开路时的运行状态;变压器空载运行图一、 空载时各物理量产生的因果关系二、电势与磁通的大小和相位关系设主磁通按正弦规律变化,根据电磁感应定律可推导出原绕组感应电势同理可得所以,变压器原、副绕组的感应电势大小与磁通成正比,与各自的匝数成正比,感应电势在相位上滞后磁通90°;三、原边漏电抗和激磁电抗1.原边漏电抗2.激磁电抗四、原副边回路方程和等效电路1.电动势平衡方程变压器空载运行时,各物理量的正方向通常按上图标定,根据基尔霍夫电压定律,原边回路方程为对于电力变压器,空载时原绕组的漏阻抗压降I0Z1很小,其数值不超过U1的%,将I0Z1忽略,则有副边回路方程2.空载时的等效电路Z1＜＜Z m、r m＜＜x m ;空载时电路功率因数都很小,空载电流I0主要是无功性质,由于铁磁材料的磁饱和性,引起空载电流I0的波形是尖顶波;希望空载电流越小越好,因此变压器采用高导磁率的铁磁材料,以增大Z m减少I0 ;变压器空载时既吸收无功功率,也吸收有功功率,无功功率主要用于建立主磁通,有功功率主要用于铁耗;变压器负载运行变压器负载运行是指变压器原边绕组接额定电压、额定频率的交流电源,副边绕组接负载时的运行状态;变压器负载运行图一、负载时电磁关系1.磁动势平衡关系从空载到负载,由于变压器所接的电源电压U1不变,且U1≈E1 ,所以主磁通不变,负载时的磁动势等于与空载时的磁动势相等;即磁动势平衡关系这表明,变压器原、副边电流与其匝数成正比,当负载电流I2增大时,原边电流I1将随着增大,即输出功利增大时,输入功率随之增大;所以变压器是一个能量传递装置,它在变压的同时也在改变电流的大小;2.原、副边回路方程式按上图所规定的正方向,根据基尔霍夫电压定律,可写出原、副边回路方程式二、折算折算的目的：由于原、副边回路只有磁路的耦合,没有电路的直接联系,为了得到变压器的等效电路,需对变压器进行绕组折算;折算：就是把副边绕组匝数看成与原边绕组匝数相等时,对副边回路各参数进行的调整;折算原则是折算前后副边磁动势不变、副边各部分功率不变,以保持变压器内部电磁关系不变;副边各物理量的折算方法：折算后的基本方程式为三、负载时的等效电路形等效电路根据折算后的基本方程式可以构成变压器的T形等效电路2.较准确等效电路由于Z m＞＞Z1,可把“T”形等效电路中的激磁支路移到电源端,便得变压器的较准确等效电路,较准确等效电路的误差很小;3.简化等效电路在电力变压器中,I0＜＜I N ,因此,在工程计算中可忽略I0,即去掉激磁支路,将原、副边的漏阻抗合并,而得到变压器的简化等效电路 ;对于简化等效电路,可写出变压器的方程组简化等效电路所对应的相量图在工程上,简化等效电路及其方程式、相量图给变压器的分析和计算带来很大的便利,得到广泛应用;变压器参数的测定一、空载试验1.变压器的空载试验目的：求出变比k、空载损耗p k和激磁阻抗Z m;2.空载试验的接线通常在低压侧加电压,将高压侧开路3.空载试验的过程电源电压由零逐渐升至,测取其对应的U1、I0、p0;变压器原边加不同的电压,建立的磁通不同,磁路的饱和程度不同,激磁阻抗不同,由于变压器正常运行时原边加额定电压,所以,应取额定电压下的数据来计算激磁阻抗;由变压器空载时等效电路可知,因Z1＜＜Z m、r1＜＜r m,所以式中 p0—空载损耗,可作为额定电压时的铁耗;若要得到以高压侧为原边的激磁参数,可将所测得的激磁参数乘以k2,k等于变压器高压侧一相的电压除以低压侧一相的电压;对于三相变压器,试验中测定的数据是线电压、线电流和三相总功率,只要换算成一相的数据,就可直接代入上式计算;二、短路试验1.短路试验的目的：可测出短路阻抗Z k和变压器的铜耗p k;2.短路试验的接线:通常在高压侧加电压,将低压侧短路3.短路试验的过程电源电压由零逐渐升高,使短路电流由零逐渐升高至,测取其对应的U k、I k、p k;注意：由于变压器短路阻抗很小,如果在额定电压下短路,则短路电流可达～20I1N,将损坏变压器,所以做短路试验时,外施电压必须很低,通常为～U1N,以限制短路电流;取额定电流点计算,因所加电压低,铁心中的磁通很小,铁耗和励磁电流可以忽略,使用简化等效电路进行分析p kN：短路损耗,指短路电流为额定电流时变压器的损耗,p kN可作为额定电流时的铜耗;一般认为：r1=r2′=；x1=x2′=将室温下测得的短路电阻换算到标准工作温度75℃时的值,而漏电抗与温度无关;短路试验在任何一方做均可,高压侧参数是低压侧的k2倍,k等于变压器高压侧一相的电压除以低压侧一相的电压;对于三相变压器,试验中测定的数据是线电压、线电流和三相总功率,只要换算成一相的数据,就可直接按单相变压器计算;三、短路电压短路电压：在短路试验中,当短路电流为额定电流时,原边所加的电压与额定电压之比的百分值,即短路电压是变压器一个很重要的参数,其大小反映了变压器在额定负载时漏阻抗压降的大小;从运行角度来看,希望U k小一些,使变压器输出电压随负载变化波动小一些;但U k太小,变压器由于某种原因短路时短路电流太大,可能损坏变压器;一般中、小型电力变压器的U k=4%～%,大型电力变压器的U k=%～%;四、标么值标么值：实际值与该物理量某一选定的同单位的基值之比通常取各物理量对应的额定值作为基值;取一、二次侧额定电压U1N、U2N作为一、二次侧电压的基值；取一、二次侧额定电流I1N、I2N作为一、二次侧电流的基值；一、二次侧阻抗的基值分别为U1N/I1N、U2N/I2N;在各物理量原来的符号上加上一上标“”来表示该物理量的标么值;例如,U1=U1/U1N;一、外特性和电压变化率1.外特性外特性：指原边加额定电压,负载功率因数一定时,副边电压U2随负载电流变化的关系,即U2=fI2;变压器在纯电阻和感性负载时,副边电压U2随负载增加而降低,容性负载时,副边电压随负载增加而可能升高;2.电压变化率用变压器的简化相量图可推导出电压变化率的参数表达式电压变化率的大小与负载的大小成正比;在一定的负载系数下,短路阻抗的标么值越大,电压变化率也越大;当负载为感性时,△U为正值,说明副边电压比空载电压低；当负载为容性时△U有可能为负值;当△U为负值时,说明副边电压比空载电压高; 为了保证变压器的副边波动在±5%范围内,通常采用改变高压绕组匝数的办法来调节副边电压;二、变压器的损耗和效率1.变压器的损耗变压器的损耗包括铁耗和铜耗两大类;铁耗不随负载大小变化,也称为不变损耗；铜耗随负载大小变化,也称为可变损耗;2.变压器的效率通过变压器的空载试验和短路试验,测出变压器的空载损耗和短路损耗,就可以方便的计算出任意负载下的效率;变压器效率大小与负载大小、性质及空载损耗和短路损耗有关;对已制成的变压器,效率与负载大小、性质有关;当负载功率因数一定时,效率特性的效率曲线;当铁耗不变损耗等于铜耗可变损耗时效率最大;由于变压器总是在额定电压下运行,但不可能长期满负载;为了提高运行的经济性,设计时,铁损应设计得小些,一般取βm=～,对应的铜耗与铁耗之比为3～4;变压器额定时的效率比较高,一般在95～98%之间,大型可达99%以上;。
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。
电力变压器
三、变压器型号及技术参数 1．型号
变压器的型号分两部分，前部分由汉语拼音字母组成 ，代表变压器的类别、结构特征和用途，后一部分由数字组 成，表示产品的容量(kVA)和高压绕组电压(kV)等级。
相数表示：D-单相；S-三相。 冷却方式表示： J-油浸自冷；F-油浸风冷；FP-强迫油 循环风冷；SP-强迫油循环水冷。 电压级数表示：S-三级电压；无S表示两级电压。 其他：0-全绝缘；L-铝线圈或防雷；0-自耦；Z-有载调 压
这时若二次绕组与外电路的负载接通，便会有电流 I2流入入的负能载量Z传，递即到二了次二绕次组侧就供有用电户能使输用出。。变压器将一次绕组输 2、变压器的变比：（讨论变压器一、二次侧电压的关系） 设：一次绕组的匝数为N1，二次绕组的匝数为N2
一次绕组感应电势 E1=4.44fN1φm (V) 二次绕组感应电势 E2=4.44fN2 φm (V)
二、变压器的结构 电力变压器的基本结构组成：
图2-2电力变压器结构图
1.铁芯
（！）铁芯结构
铁芯是变压器的磁路部分。由铁芯柱和铁轭组成。套绕 组的部分称铁芯柱，连接铁芯柱的部分叫铁轭，磁通在 铁芯中形成闭合回路。大容量变压器为了减低高度、便 于运输，常采用三相五柱铁芯结构。这时铁轭截面可以
减小，因而铁芯柱高度也可降低。
吊箱壳式（钟罩式）：8000KVA及以上变压器
6.冷却装置 小容量：油浸自冷式，容量较 小无散热管，仅靠油箱散热。 容量稍大，加装散热片或散热
管。
大容量：为了提高冷却效果， 加装冷却风扇，称风冷。
50000KVA以上：强迫油循环 水冷或风冷
7．储油柜(又称油枕)
❖ 储油柜位于变压器油箱上方， 通过气体继电器与油箱相通， 作用：
表达式为
高中变压器知识点梳理总结
高中变压器知识点梳理总结一、变压器的工作原理变压器是利用电磁感应原理来实现电压变换的装置。
它由两个或多个线圈（即绕组）和一个磁路构成。
当一个绕组中通有交流电流时，产生的磁场会穿过另一个绕组，从而在另一个绕组中感应出电动势，导致电压的变化。
变压器的工作原理可以用守恒定律和环路定理来解释。
1. 感应定律：在变压器中，当一绕组中有变化的电流时，会产生变化的磁场，从而在另一个绕组中感应出电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即ε=-dΦ/dt。
这就是变压器工作的基础原理。
2. 环路定理：利用环路定理，可以分析变压器中的电压和电流关系。
环路定理指出，在闭合回路中所受的电动势之和等于回路中电流的总电动势之和。
这也很好地解释了变压器中原、副绕组的电流和电压关系。
基于以上的工作原理，我们可以理解变压器是如何实现电压的变换功能的，同时也可以更好地进行变压器的设计和应用。
二、变压器的结构和性能特点1. 变压器的结构：主要由铁芯和绕组构成。
铁芯由硅钢片制成，用于传导磁场。
绕组则是由绝缘的铜线或铝线缠绕而成，分为原绕组和副绕组。
原绕组通有输入电流，产生磁场，副绕组感应出电动势。
绕组中通入绝缘油来冷却和绝缘。
2. 变压器的性能特点：变压器具有电压变换比固定、效率高、结构简单、维护方便等特点。
由于没有机械部件，因此噪音小、寿命长。
通过了解变压器的结构和性能特点，我们可以更好地理解其在电气系统中的作用和优点。
三、变压器的分类和应用1. 根据用途不同，变压器可以分为功率变压器、配电变压器、整流变压器、特种变压器等。
2. 在电力系统中，功率变压器是最常用的一种。
它主要用于将高压输电线路上的电压降低为用户需求的低压。
3. 在变频电源中，变压器也扮演着重要的角色。
变频电源可以通过改变变压器的工作频率来实现输出电压的控制。
4. 变压器还可以用于电子设备的电源适配器、电焊设备、变压器耦合的放大电路等。
通过了解变压器的分类和应用，我们可以更好地理解变压器在不同领域的作用和实际用途。
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变压器
• 第一节 变压器的工作原理 分类及结构
第一节 变压器的工作原理 分类 及结构
一.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
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
第二节 单相变压器的空载运行
(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 • 其磁通量与电流的关系， 服从与铁磁材料的磁化 曲线 Ø=f(i))
其中 Z1 = r1 + jx1
2.空载运行时等值电路
3.空载运行时相量图
第二节 单相变压器的空载运行
4.应注意的问题 • 注意 r1、x1 是常量 • 而励磁阻抗的大小和变压器工作点有关 • 因铁心中存在饱和现象，rm、xm 随着饱和程度 的增加而减小 • 但当电源电压的变化范围不大，对应铁心中磁 通的变化为也不是很大时，Zm 的值基本上可视 为不变。
磁通与电势的关系(图3-3）
第二节 单相变压器的空载运行
2)感应电动势 • 感应电动势 e1、e2 在相位上滞后于 Øm 的电角度是 90° • 有效值是: 3)相量表达式 • 根据上述讨论，有E1、E2的相量表达式为
磁通Fm与电势E1、E2的相量关系(图3-4)
第二节 单相变压器的空载运行
• 变压器空载运行时，电动势平衡方程式如下：
• 由主磁通产生的电势 E1 与产生主磁通的励磁电流 Im 之间存 在关系，可以直接用参数形式来表示。
• 由于 Im 中有有功分量与无功分量，故 -E1 可表示为 Im 流 过一个阻抗时所引起的阻抗压降，即
励磁阻抗 Zm, 励磁电抗 xm, 励磁电阻 rm • 变压器空载运行时原边电动势平衡方程式如下
第四节 变压器的等效电路及向量图
归算后变压器负载运行时的基本方程式将变为如下形 式 • Ì1 + Ì2'= Ìm • Ù1= -È1+ Ì1Z1
• Ù2'= È2'- Ì2′Z2′ • -È1 = ÌmZm
• È1 = È2'
二.变压器等效电路
单相变压器负载运行时各物理量的关系如图所示
第四节 变压器的等效电路及向量图
第二节 单相变压器的空载运行
• 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）
• 由于漏磁通所通过的途径是非磁性物质，其磁导率是 常数，所以漏磁通的大小与产生此漏磁通的绕组中的 电流成正比 • 所以漏电动势 E1s 的有效值与电流 Im 关系为
• 式中x1为一次绕组的漏电抗
二.空载运行时电势平衡方程式、相量图及等效电路
1.空载运行时电势平衡方程 单相变压器空载运行时的各物理量如图所示
磁化曲线 Ø=f(i)(图3-5)
3）磁滞作用与涡流现象使 Ø(t)=f[i(t)]的关系复杂化
磁滞作用导致励磁电流有功无功分量出现示意图(图3-6)
第二节 单相变压器的空载运行
• 空载电流可认为是励磁电流，用 Im 表示， • 空载运行时从电源输入少量电功率 p0 ，主要用来补 偿铁心中的铁损耗 pFe，
Hale Waihona Puke 四节 变压器的等效电路及向量图1.问题？ 是否可找到一个便于工程计算的单纯电路,以 代替无电路联系、但有磁路耦合作用的实际变 压器。 但这个电路必须能正确反映变压器内部电磁过 程 2.答案：有！ • 这种电路称为变压器的等效电路 • 前提条件是必须进行绕组归算
第四节 变压器的等效电路及向量图
一、绕组归算 • 绕组归算就是把二次绕组的匝数变换成一次绕组的 匝数 • 或者将一次绕组的匝数变换成二次绕组的匝数来进 行运算， • 但不改变其电磁效应的一种分析方法 (一) 归算原则： 1、归算前后的磁通势平衡关系不变 2、各种能量关系保持不变 • 归算值用原来的符号加 ' 表示 • 下面以二次侧归算到一次侧为例
第一节 变压器的工作原理 分类及结构
2.变压器按相数可 分为单相和三 相变压器
三相变压器外观示 意图
第一节 变压器的工作原理 分类及结构 三.变压器的结构简介
1.铁心 • 铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高， 厚度为 0.35 或 0.5 mm,表面涂有绝缘漆的热轧或冷 轧硅钢片叠装而成 • 铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁 轭闭合磁路之用 • 铁心结构的基本形式有心式和壳式两种
控制变压器
第一节 变压器的工作原理 分类及结构
• 1.变压器 ---- 静止 的电磁装置 • 变压器可将一种电压 的交流电能变换为同 频率的另一种电压的 交流电能 • 电压器的主要部件是 一个铁心和套在铁心 上的两个绕组。 •变压器原理图（图3-1）
第一节 变压器的工作原理 分类及结构
• 与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次 绕组 用U ，I ，E ，N 表示， • 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次 绕组 用U ，I ，E ，N 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) 电动势和电压的归算 • 因为 N2‘= N1 所以： E2'= k E2 (三) 电流的归算 • 保持磁通势在归算前后不变，N2'I2'= N2I2 ，则 • I2'= (N2/N2')I2 = (N2/N1)I2 = I2/k
(四) 阻抗的归算 • 保持归算前后铜耗及漏感中无功功率不变的原则 由:I2'2 r2' = I22 r2 得 r2'= I22/I2'2 r2 = k2r2 • 由:I2'2 x2' = I22 x2 得 x2'= I22/I2'2 x2 = k2x2
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/dt u20 = e2 = - N2 dFm/dt
(一) 感应电动势与主磁通
1.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 则对 e1 有： • e1(t) = -N1 dFm/dt = -wN1Fm cos wt = wN1Fm sin(wt-90°) = E1m sin(wt-90°) • 而对 e2 有： • e2(t) = -N2 dFm/dt = -wN2Fm cos wt = wN2Fm sin(wt-90°) = E2m sin(wt-90°) 所以 e1 和 e2 也按正弦规律变化
考虑到一般变压器中，Zm >> Z1，若把励磁支路前移，可得 Γ 字 型近似等效电路如下： 近似等效电路可用于分析计算变压器负载运行的某些问题 如二次侧电压变化,并联运行的负载分配等
2.一字型等效电路 由于一般变压器 Im>>IN，进一步把励磁 Im 忽略不计， 得到变压器一字型近似等效电路如下： 其中： rs 短路电阻 , xs 短路电抗， Zs 短路阻抗， 统称为变压器的短路参数
由于 N2′= N1，这 是电压比等于 1 的 变压器,因此，E2′= E1，图中 a-b 和 cd 是等电位点 • 用导线把它们联接 起来，考虑到 • Ì1 + Ì2′= Ìm È1 = -ÌmZm 则得等值电路如图：
三.相量图
根据变压器得“T”形等效电路，可画出相应得相量图
四.近似等值电路
1. Γ 字型等效电路
• Im 中含有有功 IFe(损耗电流）和用以建立磁场的无 功 Iu (磁化电流） • Im2 = Im2 + IFe2
• IFe = pFe/E1 @ pFe/U1 • 通常，Iu >> IFe ，U1 与 Im 之间相位角 ø 接近90°) 0
第二节 单相变压器的空载运行
(三) 漏磁通与漏电抗 • 设漏磁通所经磁场磁阻 Rm1，则
心式变压器结构示意图
第一节 变压器的工作原理 分类及结构
2.绕组 • 绕组是变压器的电路部分， 它是用纸包的绝缘扁线或 圆线绕成。 右图为交叠式 绕组 3.其他结构部件 • 以典型的油侵式电力变压 器为例，其他结构部件有: • 油箱、储油柜、散热器、 高压绝缘管套以及继电保 护装置等外形如下图
第一节 变压器的工作原理 分类及结构
1 1 1 1 2 2 2 2
• 请注意 图3-1 各物理量的参考方向确定。
第一节 变压器的工作原理 分类及结构
• 2.理想变压器 • 不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数 K=1 的变 压器称之为理想变压器 • 描述理想变压器的电动势平衡方程式为
第一节 变压器的工作原理 分类及结构
• 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
第三节 单相变压器的基本方程式
一.负载运行时变压器内部物理情况
第三节 单相变压器的基本方程式
• 变压器带有负载时，变压器内的物理情况与空载时有所不同 1. 变压器负载运行时，二次绕组中的电流 I2 产生磁通势 I2N2 2. 由于电源电压恒定 U1 = 常数，则 E1 @ 常数，Øm @ 常数 所以，产生主磁通的磁势也不会改变，因此,达到新的平衡 的条件是： • 绕组的电流增量 DI1 所产生的磁通势，与二次绕组电流 I2 所产生的磁通势相抵消，以维持主磁通基本不变。即 DÌ 1N1 + Ì2 N2 = 0 • 这表明，二次绕组的电流增加时，一次绕组的电流就相应地 增加，这样，通过电磁感应作用，变压器把电能从一次侧传递 到二次侧