变压器基本原理与结构课件

变压器知识

一、变压器的基本知识

1、变压器的两大基本结构

变压器的两大基本结构是壳式和心式。它们的主要区别在于磁路即铁心的布置情况。如图1－1和图1－2所示。从图1－1和图1－2可以看出，壳式变压器铁心的铁轭包围住线圈，好像形成一个外壳．因此而得名，也称作外铁式。心式变压器铁心大部分在线圈内，只有一部分在线圈外构成铁轭作为磁回路。无论壳式或心式其原理完全相同。

图1－1 壳式变压器铁心布置示意图（虚线表示线圈位置）

图1－2 心式变压器铁心布置示意图（虚线表示线圈位置）

壳式和心式结构的变压器。各有其特点．制造方法大不相同。大型变压器均采用心式铁心，一般以三相三柱式铁心为多，更大容量的变压器则采用三相五柱旁轭，大型单相变压器一般采用双柱式或单相四柱式铁心。我国的变压器制造业，一般采用心式结构。 2、变压器的基本组成

3、开关

3.1、作用

用来改变变压器绕组的匝数，进而改变变压器的变比，改变电压；

3.2、分类

主要分为无载开关（无励磁分接开关）和有载分接开关。

无载开关：是在变压器不施加电压的情况下调整电压。即调压时必须在停电状态下进行操作。大致可分为：鼓形结构、楔形结构、笼形结构、条形结构、盘形结构无励磁分接开关。

有载分接开关：是在变压器施加电压的情况下调整电压。即调压变

压

器 器身

油箱

组件及附件 铁心 夹件、垫脚、

木垫块等

硅钢片

线圏、绝缘件

储油柜、气体继电器 开关等

套管

压力释放阀

散热器或冷却装置

测温及温度监控等装置 时可以不在停电状态下进行操作。

常用的有：贵州长征厂的V、M型开关；上海华明的V、M、真空开关；MR开关；ABB公司的开关等。

4、变压器的油箱

油浸式变压器的油箱是保护变压器器身的外壳和盛油的容器，又是装配变压器外部结构件的骨架，同时通过变压器油将器身损耗所产生的热量以对流和辐射方式散至大气中。

4.1、油箱的分类

油箱可以从冷却方式、外形等不同方面进行分类。

变压器原理

§变压器基本工作原理、结构与额定数据

一、理想变压器的运行原理：2111eeiu

·变压器电动势：匝数为N的线圈环链，当变化时，线圈两端感生电动势e的大小与N及ddt成正比，方向由楞次定律决定。

·楞次定律：在变化磁场中线圈感应电动势的方向总是使它推动的电流产生另一个磁场，阻止原有磁场的变化。

U1E1E2U2I1I2ZLΦ＋－变压器的基本结构AXe1U1高高U1+ e1=0一次侧等效电路(假定一次侧线圈电阻值为零)e2高ZLU2高U2－e2=0二次侧等效电路＋－

·假设：1、一二次侧完全耦合无漏磁，忽略一二次侧线圈电阻；

2、忽略铁心损耗；

3、忽略铁心磁阻；

4、1U为正弦电压。

·假定正向：电动势是箭头指向为高，电压是箭头指向为低。

·主磁通方向由一次侧励磁电流和绕组缠绕方向通过右手螺旋法则确定。

·一次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当与励磁电流方向相反，所以它的实际方向应当高电位在上，图中的假定正向与实际方向相反，故

有dtde1N1

·二次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当阻止主磁通的变化，即按右手螺旋法则应当产生与主磁通方向相反的磁通，按图中副方绕组的缠绕方向，它的实际方向也应当高电位在上，图中的假定正向与实际方向也相反，所以有dtdNe22，一二次侧感应电动势同相位。

而按照电路理论，有ueue1122

·变压器的电压变比21212121eUUEENNeeK

·因为假定铁心损耗为零，故有变压器一二次侧视在功率相等：

2I=UIU211,故 eKII121

·LeLLZKIUZ, IUZ21122

·变压器的功能是在实现对电压有效值变换的同时，

还实现了对电流有效值和阻抗大小的变换。

二、基本结构〖阅读〗

三、额定数据

·SN：额定工况下输出视在功率保证值。因变压器效率极高，一般认为一、二次侧视在功率相等。

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%。由硅钢做变压器的铁芯，是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，在通电线圈中，它可以产生较大的磁感应强度，从而可以使变压器的体积缩小。变压器工作时，线圈中有交变电流，它产生的磁通当然是交变的。这个变化的磁通在铁芯中产生感应电流。铁芯中产生的感应电流，在垂直于磁通方向的平面内环流着，所以叫涡流。涡流损耗同样使铁芯发热。为了减小涡流损耗，变压器的铁芯用彼此绝缘的硅钢片叠成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以增大涡流通路上的电阻；同时，硅钢中的硅使材料的电阻率增大，也起到减小涡流的作用。用做变压器的铁芯，一般选用0．35mm厚的冷轧硅钢片，按所需铁芯的尺寸，将它裁成长形片，然后交叠成“日”字形或“口”字形。从道理上讲，若为减小涡流，硅钢片厚度越薄，拼接的片条越狭窄，效果越好。这不但减小了涡流损耗，降低了温升，还能节省硅钢片的用料。但实际上制作硅钢片铁芯时。并不单从上述的一面有利因素出发，因为那样制作铁芯，要大大增加工时，还减小了铁芯的有效截面。所以，用硅钢片制作变压器铁芯时，要从具体情况出发，权衡利弊，选择最佳尺寸。

变压器的基本工作原理与结构

变压器是一种电磁装置，主要用于改变电压的大小，实现电能的传输和分配。变压器的基本工作原理是利用电磁感应原理。

变压器的结构主要由两部分组成，即主线圈和副线圈。主线圈通常被称为高压线圈，而副线圈通常被称为低压线圈。两个线圈之间通过铁芯连接。

变压器的工作原理可以通过法拉第电磁感应定律解释。当主线圈中通入交流电时，由于在线圈中形成了一个交变的磁场，这个交变磁场会通过铁芯传导到副线圈中，使得副线圈中的导体中也产生交变电流。这个交变电流通过副线圈的导线，形成了一个交变的电场，进而使得副线圈的两端产生了不同大小的电压。

基于电磁感应原理，根据变压器的线圈匝数比例，可以实现电压的变换。根据理论计算，副线圈电压与主线圈电压的比值等于副线圈匝数与主线圈匝数的比值。这就是变压器的基本公式：U2/U1=N2/N1，其中U1、U2分别为主线圈和副线圈的电压，N1、N2分别为主线圈和副线圈的匝数。

另外，为了提高变压器的效率和性能，变压器还会采用铁芯结构。铁芯可以有效地导磁，并减少能量的损失。铁芯通常由硅钢片组成，这种材料具有良好的导磁性能和较低的铁损耗。

变压器还包括一些辅助设备和保护装置，例如冷却装置、温度探头、过流保护、过压保护等。这些设备和装置可以确保变压器的正常运行，并防止过载和损坏。

总的来说，变压器是一种能够改变电压的电磁装置。它的工作原理是利用电磁感应现象，通过主副线圈之间的电磁感应实现电压的变换。变压器的结构主要由主线圈、副线圈和铁芯组成。通过合理设计和选择不同匝数的线圈，可以实现不同变比的变压器，满足电网和电气设备对不同电压级别的需求。