電機學(xué)變壓器1

1、第第 3 章章 變壓器的變壓器的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、原理原理和和額定值額定值3.1 變壓器變壓器工作原理 、分類、結(jié)構(gòu)、額定值v變壓器變壓器是一種靜止電機，它可以是一種靜止電機，它可以將將一種電壓形式的電能轉(zhuǎn)換為另一一種電壓形式的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓形式的電能種電壓形式的電能。 一、變壓器分類及用途一、變壓器分類及用途 （1）電力變壓器）電力變壓器：電力系統(tǒng)傳輸電：電力系統(tǒng)傳輸電能的升、降壓變壓器和配電變壓器等。能的升、降壓變壓器和配電變壓器等。變壓器在電力系統(tǒng)中具有極其重要的變壓器在電力系統(tǒng)中具有極其重要的地位。地位。v問題問題5-1 遠距離輸電為什么必須采遠距離輸電為什么必須采用用高壓高壓輸電？輸電

2、？ 原動機原動機用電戶用電戶發(fā)電站發(fā)電站發(fā)電機組發(fā)電機組降壓變壓器降壓變壓器配電變壓器配電變壓器升壓變壓器升壓變壓器（2）專用變壓器：）專用變壓器：如如電爐變壓器電爐變壓器(專用專用)，給電爐給電爐(如煉鋼爐如煉鋼爐)供電。供電。整流變整流變壓器壓器(專用專用)： 給直流電力機車供電。給直流電力機車供電。 HSSP-7200/6電爐變壓器電爐變壓器整流整流變壓器變壓器（3）儀用變壓器）儀用變壓器：用在測量設(shè)備中。：用在測量設(shè)備中。 （4）電子變壓器）電子變壓器： 用在電子線路中。用在電子線路中。 電子變壓器電子變壓器儀用變壓器儀用變壓器二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理 AXax1u1i

3、1e2e2u2i1N2N變壓器的工作原理圖變壓器的工作原理圖 （1）原理圖）原理圖 v一個一個鐵心鐵心：提供磁通的閉合路徑。：提供磁通的閉合路徑。 v兩個兩個繞組繞組：一一次側(cè)繞組次側(cè)繞組(原邊原邊)N1,二次側(cè)繞組二次側(cè)繞組(副邊副邊)N2。 (2)工作原理工作原理 v當(dāng)當(dāng)一次一次繞組接繞組接交流交流電壓后，就有激磁電流電壓后，就有激磁電流 i0 存在，該電流在鐵心中可存在，該電流在鐵心中可產(chǎn)生一個交變的主磁通產(chǎn)生一個交變的主磁通。 v在兩個繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢在兩個繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢e1和和e2 若略去繞組電阻和漏抗壓降，則兩側(cè)電壓之比為：若略去繞組電阻和漏抗壓降，則兩側(cè)電壓之比為：

4、 定義為變壓器的定義為變壓器的變比變比。 從此式可以看出，若固定 u1，只要改變匝數(shù)比即可達到改變電壓的目的了，即若使若使 N2N1，則為則為升壓變壓器升壓變壓器；若使；若使 N2N1，則為則為降壓變壓器。降壓變壓器。 111222ueNueN1122ddeNeNdtdt三、變壓器的三、變壓器的類型類型和和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 1、類型、類型 v除了按除了按用途用途分類外，變壓器還可以按分類外，變壓器還可以按相數(shù)、繞組數(shù)目相數(shù)、繞組數(shù)目、鐵心形式鐵心形式、冷卻冷卻方式方式等特征分類。等特征分類。 v按按相數(shù)相數(shù)分：分：單單相、相、三三相相、多、多相相變壓器變壓器等等 v按按繞組繞組分：分：雙雙繞組繞組、自

5、耦、自耦、三三繞組、繞組、多多繞組繞組變壓器變壓器 v鐵心鐵心形式：形式：心心式式、殼、殼式式變壓器變壓器 v冷卻冷卻方式：方式：干干式、式、油油浸式浸式變壓器變壓器等等 單相變壓器三相變壓器干式變壓器單相變壓器單相自耦變壓器單相心式三相心式單相殼式三相殼式2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)(電力變壓器電力變壓器) v變壓器主要部件是變壓器主要部件是繞組繞組和和鐵心鐵心(器身器身)。 v繞組是變壓器的繞組是變壓器的電路電路，鐵心是變壓器的，鐵心是變壓器的磁路磁路。二者構(gòu)成變壓器的。二者構(gòu)成變壓器的核心核心即即電磁電磁部分。部分。 v除了電磁部分，還有除了電磁部分，還有油箱油箱、冷卻裝置冷卻裝置、絕緣套管、調(diào)壓絕緣

6、套管、調(diào)壓和和保護裝置保護裝置等部件。等部件。 (1)鐵心鐵心 v型式：型式：心式心式變壓器變壓器(結(jié)構(gòu)簡單工藝簡單應(yīng)用廣泛結(jié)構(gòu)簡單工藝簡單應(yīng)用廣泛)； 殼式殼式變壓器變壓器(用在小容量變壓器用在小容量變壓器和電爐變壓器和電爐變壓器)。 v材料：一般由材料：一般由0.35mm或或0.5mm冷軋冷軋(也用熱軋也用熱軋)硅鋼片疊成。硅鋼片疊成。 v鐵心交疊：鐵心交疊：相鄰層相鄰層按不同方式按不同方式交錯疊放交錯疊放，將，將接縫接縫錯開。偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，錯開。偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而減少了磁阻，便于磁通流通。從而減少了磁阻，便于磁通流通。 v鐵心柱截面形狀：鐵心柱截面形狀：小型變

7、壓器做成小型變壓器做成方形方形或者或者矩形矩形；大型變壓器做成；大型變壓器做成階梯形階梯形。容量大則。容量大則級數(shù)多。疊片間留有間隙作為油道級數(shù)多。疊片間留有間隙作為油道(縱向或橫向縱向或橫向)。（縱向油道見課本圖。（縱向油道見課本圖5.13） 單相四片式鐵心交疊方法單相四片式鐵心交疊方法三相六片式鐵心交疊方法三相六片式鐵心交疊方法v鐵心柱截面形狀：鐵心柱截面形狀：小型變壓器做成小型變壓器做成方形方形或者或者矩形矩形；大型變壓器做成；大型變壓器做成階梯形階梯形。容量大則。容量大則級數(shù)多。疊片間留有間隙作為油道級數(shù)多。疊片間留有間隙作為油道(縱向或橫向縱向或橫向)。（縱向油道見課本圖。（縱向油道

8、見課本圖5.13） 方鐵心方鐵心長方形鐵心長方形鐵心十字形鐵心十字形鐵心無油道多級鐵心無油道多級鐵心有油道多級鐵心有油道多級鐵心(2)繞組繞組 v一般用一般用絕緣扁銅線絕緣扁銅線或或圓銅線圓銅線在繞線模上繞制而成。在繞線模上繞制而成。 v繞組套裝在變壓器鐵心柱繞組套裝在變壓器鐵心柱上，一般上，一般低壓低壓繞組在繞組在內(nèi)內(nèi)層，層，高壓高壓繞組套裝在低壓繞組繞組套裝在低壓繞組外外層，以便于提高絕緣性能。層，以便于提高絕緣性能。 (3)油、油箱、冷卻油、油箱、冷卻及及安全安全裝置裝置 v器身裝在器身裝在油箱油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油。變壓器油。 v變壓器油變壓器油是一種礦物油，具有很好

9、的是一種礦物油，具有很好的絕緣絕緣性能。變壓器油起兩個作用：性能。變壓器油起兩個作用：在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用絕緣作用。變壓器油受熱變壓器油受熱后產(chǎn)生對流，對變壓器鐵心和繞組起后產(chǎn)生對流，對變壓器鐵心和繞組起散熱作用散熱作用。 v油箱有許多油箱有許多散熱油管散熱油管，以增，以增大散熱面積。大散熱面積。 v為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強迫油循環(huán)，外部用變壓為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來水沖淋變壓器油箱。這些都是變壓器的器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來水沖淋變壓器油箱。這些都是變壓器

10、的冷卻裝置冷卻裝置。 v變壓器運行時產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，并變壓器運行時產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，并流進流進儲油柜儲油柜中。中。 v儲油柜儲油柜使變壓器油與空氣接觸面變小，減緩了使變壓器油與空氣接觸面變小，減緩了變壓器油的變壓器油的氧化氧化和吸收空氣水分的速度。從而減和吸收空氣水分的速度。從而減緩了油的變質(zhì)。緩了油的變質(zhì)。 v故障時故障時,熱量會使變壓器油熱量會使變壓器油汽化汽化，觸動氣體繼，觸動氣體繼電器發(fā)出報警信號或切斷電源。電器發(fā)出報警信號或切斷電源。 v如果是嚴(yán)重事故，變壓器油如果是嚴(yán)重事故，變壓器油大量汽化大量汽化，油氣沖，油氣沖破破安全氣道安全氣道管口的管口的密封玻璃密封玻璃，

11、沖出變壓器油箱，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。避免油箱爆裂。 四、四、 變壓器的變壓器的額定值額定值四四、額定頻率額定頻率fNv單位為單位為Hz， fN=50Hzv此外，銘牌上還會給出三相聯(lián)接組以及相數(shù)m、阻抗電壓Uk、型號、運行方式、冷卻方式和重量等數(shù)據(jù)。 一、一、額定電壓額定電壓U1N/U2Nv單位為單位為V或者或者kV。U1N為為正常正常運行時運行時一一次側(cè)應(yīng)加的電壓。次側(cè)應(yīng)加的電壓。U2N為為一一次側(cè)加次側(cè)加額定額定電電壓、二次側(cè)處于壓、二次側(cè)處于空載空載狀態(tài)時的電壓。狀態(tài)時的電壓。 三相變壓器中，額定電壓指的是三相變壓器中，額定電壓指的是線線電壓。電壓。 二、二、額定容量額定容量SNv單位為單位為VA、kVA、MVA, SN為變壓器的為變壓器的視在視在功率。通常把變壓器一、二次側(cè)的額功率。通常把變壓器一、二次