变压器工作原理.分类及构造.docx

变压器工作原理.分类及构造变压器是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种 电压.电流的交流电能转换成同频率的另一种电压.电流的 电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间开展 转换。一.变压器的工作原理下面以单相双绕组变压器为例分析其工作原理：在一个 闭合的铁心上缠绕两个绕组，其匝数既可以一样，也可以不 同，但一般是不同的。如图1所示，两个绕组之间只有磁的 耦合，而没有电的联系。图1单相双绕组变压器原理图与电源相连的绕组，承受交流电能，通常称为原边绕组 （初级绕组.一次绕组），以A.X标注其出线端；与负载相连 的绕组，送出交流电能，通常称为副边绕组（次级绕组.二次 绕组），以a.x标注其出线端。原边的匝数.电压.电动势.电 流分别以Nl.ul.el. il来表示；副边的匝数.电压.电动势. 电流分别以N2. u2. e2. i2来表示。当原边绕组接通电源，便会在铁心中产生与电源电压同 频率的交变磁通。忽略漏磁，该磁通便同时与原.副边绕组 相交链，耦合系数kc=l,这样的变压器称为理想变压器。根 据电磁感应定律，可写出电压.电动势的瞬时方程式分别为(1)于是可得电动势比：。假设磁通.电动势均按正弦规律变化, k称为变压器的变比，也称为匝比，通常用有效值之间的比值来 表不：(2)式说明，变压器一.二次绕组的电压比就等于一.二 次绕组的匝数比。因此，要使一.二次绕组有不同的电压， 只要使一.二次绕组有不同的匝数即可。二.变压器的基本构造变压器的主要构造部件有：铁心和绕组两个基本局部组 成的器身，以及放置器身且盛满变压器油的油箱。此外，还 有一些为确保变压器运行平安的辅助器件。图2为一台油浸 式电力变压器外形图。1放油阀门5-绕组3一铁心4一油箱5一分接开关6低压套管7高压套管8气体继电器9平安气道10油表n一储油柜15-吸湿器13湿度计图2油浸式电力变压器铁心外表具有绝缘膜的硅钢片铁心由铁芯柱和铁轲两局部 组成，构成变压器磁路的主要局部。为了减小交变磁通在铁 心中引起的损耗，铁心通常用厚度为0. 3mni0. 5mni.叠装而 成。图3(a). (b)所示的变压器，从外面看，线圈包围铁心柱， 称为心式构造；图5. 4所示的变压器，从外面看，铁心柱包 围线圈，那么称为壳式构造。小容量变压器多采用壳式构造。 交变磁通在铁心中引起涡流损耗和磁滞损耗，为使铁心的温 度不致太高，在大容量的变压器的铁心中往往设置油道，而 铁心那么浸在变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁心中 产生的热量带走。(二)绕组绕组构成变压器电路的主要局部。原.副边绕组一般用 铜或铝的绝缘导线缠绕在铁心柱上。高压绕组电压高，绝缘 要求高，如果高压绕组在内，离变压器铁心近，那么应加强绝 缘，提高了变压器的本钱造价。因此，为了绝缘方便，低压 绕组紧靠着铁心，高压绕组那么套装在低压绕组的外面。两个 绕组之间留有油道，既可以起绝缘作用，又可以使油把热量 带走。在单相变压器中，高.低压绕组均分为两局部，分别 缠绕在两个铁心柱上，两局部既可以串联又可以并联。三相 变压器属于同一相的高.低压绕组全部缠绕在同一铁心柱上。只有绕组和铁心的变压器称为干式变压器。大容量变压器的器身放在盛有绝缘油的油箱中，这样的 变压器称为油浸式变压器。(a)单相心式变压器(b)三相心式变压器图3心式构造变压器图4壳式构造变压器(三)其他构造部件变压器的器身放在装有变压器油的油箱内。变压器油既 是一种绝缘介质，又是一种冷却介质。为使变压器油能长久 地保持良好状态，在变压器油箱上面装有圆筒形的储油柜。 储油柜通过连通管与油箱相通，柜内油面高度随着油箱内变 压器油的热胀冷缩而变动，储油柜使油与空气的接触面积减 小，从而减少油的氧化和水分的侵入。另外气体继电器和安 全气道是在故障时保护变压器平安的辅助装置。三.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)，主要有：1 .额定容量是变压器在正常运行时的视在功率，通常 以SN来表示，单位为伏安(VA)或千伏安(kVA)。对于一般的 变压器，原.副边的额定容量都设计成相等。2 .额定电压：在正常运行时，规定加在原边绕组上的 电压，称为原边的额定电压，以U1N来表示；当副边绕组开 路(即空载)，原边绕组加额定电压时，副边绕组的测量电压, 即为副边额定电压，以U2N来表示。在三相变压器中，额定 电压系指线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。3 .额定电流：是指根据额定容量和额定电压计算出来 的电流值。原.副边的额定电流分别用UN. I2N来表示，单 位为安(A)。4 .额定频率：我国以及大多数国家都规定fN=50Hz。额 定容量.额定电压和额定电流之间的关系为：单相变压器：三相变压器：此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率.温升.绝缘等 级等。小结：1 .变压器是利用电磁感应的原理工作的。它具有变压.变流.变阻抗的作用。.2 变压器一二次绕组的电压比等于其匝数比。3 .由铁心及绕组构成了变压器的磁路和电路局部，亦 即变压器的起身。4 .变压器的额定值代表了变压器在规定使用环境和运 行条件下的主要技术数据，使用时应正确的选择。