变压器基本原理与结构(图文并茂)

feifei45变压器结构与原理作者feifei45feifei45•变压器是一种静止的电气设备，它通过电磁感应的作用，把一种电压的交流电能变换成频率相同的另一种电压的交流电能。•在电力系统中和生产生活中，变压器应用非常广泛。feifei45油浸式变压器在电力系统使用最为广泛，三相油浸式电力变压器的外形如图。其基本结构可分成以下几个部分：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等。铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身，如图，器身放在油箱内部。feifei45•变压器是通过电磁感应实现两个电路之间能量的，因此它必须具有电路和磁路两个基本部分。•作为电路的是两个或几个匝数不同且彼此绝缘的绕组，作为磁路的是一个闭合铁心。feifei45变压器是由套在闭合铁心上的原、副两线圈组成．一、变压器的结构feifei45铁心（磁路部分）•铁心的材料为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般采用高磁导率的铁磁材料—0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成。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。feifei45•（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，它是将A、B、C三相的绕组分别放在三个铁心柱上，三个铁心柱由上、下两个铁轭连接起来，构成闭合磁路。如图feifei45绕组•绕组是变压器的电路部分，它是由铜或铝的绝缘导线绕制而成。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。feifei45油箱•油浸式变压器均要有一个油箱，装入变压器油后，将组装好的器身装入其中，以保证变压器正常工作。变压器油用作加强变压器内部绝缘强度和散热作用。feifei45储油柜•变压器在运行中，随着油温的变化，油的体积会膨胀和收缩，为了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，通常在变压器上部安装一个储油柜（俗称油枕）。feifei45呼吸器•变压器随着负荷和气温变化，各变压器油温不断变化，这样油枕内的油位随着整个变压器油的膨胀和收缩而发生变化，为了使潮气不能进入油枕使油劣化，将油枕用一个管子从上部连通到一个内装硅胶的干燥器（俗称呼吸器），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。feifei45冷却器•直接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。无论电动泵装在冷却器上部还是下部，其作用是一样的。feifei45绝缘套管•变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。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。feifei45分接开关•变压器常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。feifei45压力释放阀•当变压器内部发生严重故障而产生大量气体时，油箱内压力迅速增加，为防止变压器发生爆炸，油箱上安装压力释放阀。feifei45气体继电器•气体继电器又称为瓦斯继电器，是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。feifei45二、变压器的工作原理•简单的说，变压器的工作原理就是电磁感应原理，也就是“动电生磁，动磁生电”的过程。feifei45跟电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，跟负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈，两线圈由绝缘导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成．U1n1n2U2U1U2电路中的符号feifei45feifei45feifei45变压器的变压原理（1）电动势关系由于电磁感应现象，原、副线圈中具有相同的t．根据电磁感应定律有：tnEtnE2211、2121nnEE所以，feifei45（2）电压关系如果不计原、副线圈的电阻，则有：2211EUEU、2121nnUU所以：n2n1时，U2U1，这种变压器叫做升压变压器．n2n1时，U2U1，这种变压器叫做降压变压器．所以，只要匝数不同，就可得到不同输出电压，这就变压器的变压原理。feifei45（３）电流关系由于不存在各种电磁能量损失，输入功率等于输出功率P1=P2，即：U1I1=U2I2121221nnUUII所以：变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过电流大，应用较粗的导线绕制．feifei45需要注意：１．变压器能不能变换直流？２．变压器虽能改变电压、电流，但不能改变功率和频率，输入功率总等于输出的总功率，次级交变电流的频率总等于初级交变电流的频率．feifei45小结：•变压器由套在闭合铁芯上的原、副线圈组成，电磁感应是变压器工作的基础.•对于理想变压器有：121221nnUUIIP1=P2,feifei45•习题：1、变压器能否用来变直流？•2、叙述的变压器基本结构与原理。feifei45•谢谢！feifei45feifei45