变压器设计基础知识

k2 Z
I1
N2 N1
I2
N2
I2
∴变压器具有阻抗变换作用，常用在电子线路中进
行阻抗匹配。 通常可令：kZ=k2 ， kZ称为变压器阻抗变比。
变压器的功能
变压器功能有四个： ①. 电压变换的功能； ②. 电流变换的功能； ③. 阻抗变换的功能；
此外（双绕组变压器）还有： ④. 电气隔离的功能。
电气隔离功能，可保证必要的安全。
两个线圈中有两个端子为同名端，则另外两个端子 之间也是同名端；而1-4或2-3则称为“异名端”或“异 极性端”。所以说，线圈同名端的标记不是唯一的。
同名端的判别(交流法)
l交流法：
交流法接线如右图所示。电 压表两端电压 V = U1 －U2。
若1、3为同名端，因为U1、 U2 同相位，则V ＜ U1 ；
电压平衡方程
原边电压平衡方程根据基尔霍夫电压定律直接列 出：Ėσ1 = - j İ1Xσ1 —— 满足电磁感应定律
绕组电势Ė1不采用电 抗表示是因为带铁心线圈 的电抗为非线性的，不是 常数，只有进行小范围线 性处理后才能采用电抗X1 表示。
小范围线性处理：在工 作点附近进行。
注意：电势此时的性质是被当作电压降处理(电抗压降)。
目录
第一章 变压器的应用与结构 第二章 变压器的基本工作原理 第三章 三相电压的变换 第四章 特殊变压器
变压器的概述
为了供电、输电、配电的需要，就必须使用一种电气设
备把发电厂内交流发电机发出的交流电压变换成不同等级的 电压。这种电气设备就是变压器。
变压器是在法拉第电磁感应原理的基础上设计制造的一
磁势平衡方程
注意：因为变压器对电流的变换作用，磁势平衡方程 实际上就是电流平衡方程。若令电流İ′1= -（N1/N2）İ2 则：İ1=İ0+İ′1 —— 就是电流的平衡方程。

变压器 编稿：小志【学习目标】1．知道原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）的概念。

2．知道理想变压器的概念，记住电压与匝数的关系。

3．知道升压变压器、降压变压器概念。

4．会用1122U n U n =及1122I U I U =（理想变压器无能量损失）解题。

5．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。

6．分析论证：为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。

7．会计算电能输送的有关问题。

8．了解科学技术与社会的关系。

【要点梳理】要点一、 变压器的原理1．构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成，两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。

是用来改变交流电压的装置（单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示）。

2．工作原理变压器的变压原理是电磁感应。

如图所示，当原线圈上加交流电压U 时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。

如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。

由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。

其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能。

要点诠释：（1）在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。

（2）互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。

（3）变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用。

要点二、 理想变压器的规律 1．理想变压器没有漏磁（磁通量全部集中在铁芯内）和发热损失（原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计）的变压器，即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。

用户供电 低压母排
箱式变压器型号含义
Y B □□-□/□-□
额 定 容 量 （kVA) 低压侧额定电压（kV) 高压侧额定电压（kV) 设计序号 结构型式 变电站 预装式
Z B W（ X B W ）- □ / 10
变压器高压侧额定电压（KV） 变压器容量（KVA） 户外
变压器 箱式 户外 变电站 组合式
不同公司有不同的型号含义
箱式变压器外观及材质
景观式外壳箱变 ：木条式
景观式外壳箱变 ：石材式
普通铁壳式箱变
按用户要求的外观型式
美式箱变
箱式变压器
分类（按产品结构、内部元器件、风格）
美式箱变（American style）又称“组合式变压器”“组合式变电站” 欧式箱变（European style）又称“箱式变压器”“箱式变电站”
6：形状代号。 C为磁电系，L为整流系，T为电磁系，D为电动系 2：设计序号 A为电流表，V为电压表，D代表电度表，S代表三相有功，
箱式变压器内部结构---低压室
QS隔离开关HD13BX-2000/31
普通的隔离刀开关不可以带负荷操作，通过与断路器配合使用，在断路器切断电路 后才能操作隔离开关，刀开关起隔电作用，造成一个明显的断开点，以确保检修人员的安 全。主要用于配电设备的控制电路中，作不频繁地电动接通和切断或隔离电源之用，操作 应在无负荷下进行。
区别
区别
外观材料 体积
负荷能力 供电可靠性 运行环境 安置位置 安装投运周期
价格 市场用途
美式箱变
镀铝锌钢板 欧式箱变1/3左右
低 不高 -40℃～+40℃ 室内、室外 5-8天 比欧式箱变低1W元左右 负荷小，费用低
欧式箱变

变压器基础知识1．什么叫变压器？变压器是一种用于交流电能转换的电气设备。

它可以把一种交流电压、交流电流的电能转换成相同频率的另一种交流电压、交流电流的电能。

2．变压器在电力系统中的主要作用是什么？变压器在电力系统中的主要作用是变换电压，以利于电能的传输。

电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高送电经济性，达到远距离送电的目的；电压经降压变压器降压后，获得各级用电设备的所需电压，以满足用户使用的需要。

3．简述变压器的基本原理变压器几乎在所有的输变电系统中都要用到，变压器虽种类较多，但其工作原理相同，根据不同的使用场合（不同的用途），变压器的绕制工艺会有不同的要求。

变压器的功能主要有：电压变换、阻抗变换、隔离及稳压（磁饱和变压器）等。

变压器常用的铁心形状一般有E形和C形。

图1-1是变压器的基本工作原理，当一个正弦交流电压U1 加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通φ1,沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。

在次级线圈中感应出互感电势U2，同时φ1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1的方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。

为了保持磁通φ1的存在就需要有一定的电能消耗,并且变压器本身也有一定的损耗,尽管此时次级线圈没接负载,而初级线圈中仍有一定的电流,这个电流我们称为“空载电流”.图1-1 变压器的基本工作原理图如果变压器次级接上负载,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,从而使初级自感电势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,并且φ1增加部分正好补充了被所抵消的那部分磁通,以保持铁心里总磁通量不变.如果考虑变压器的损耗,可以认为一个理想的变压器,次级负载消耗的电功率也就是初级人电源取得的电功率.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.4.简述电力变压器的基本构成电力变压器由器身、油箱、冷却装置、出线装置及调压装置等几部分组成：①器身包括铁心、绕组、绝缘结构及引线等；②油箱包括本体（箱盖、箱壁和箱底）和一些附件（放油阀门、小车、油样油门、接地螺栓及铭牌等）；③冷却装置包括散热器和冷却器；④保护装置包括储油柜、油位计、安全气道、吸湿器、测温元件、净油器及气体继电器等；⑤出线装置包括高压套管、低压套管等；⑥调压装置即分接开关，分为无载调压和有载调压装置。