1、变压器结构与原理第1页，共27页。u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。黑龙江农业工程职业学院第2页，共27页。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。黑龙江农业工程职业学院第3页，共27页。u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
2、组，作为磁路的是一个闭合铁心。黑龙江农业工程职业学院第4页，共27页。变压器是由套在闭合铁心上的原、副两线圈组成 一、变压器的结构一、变压器的结构 黑龙江农业工程职业学院第5页，共27页。铁心（磁路部分）铁心（磁路部分）u铁心的材料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0.350.5mm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。黑龙江农业工程职业学院第6页，共27页。（2）铁心形式）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
3、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。如图黑龙江农业工程职业学院第7页，共27页。绕组绕组u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。黑龙江农业工程职业学院第8页，共27页。油箱油箱u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。黑龙江农业工程职业学院第9页，共27页。储油柜储油柜u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
4、常在变压器上部安装一个储油柜（俗称油枕）。黑龙江农业工程职业学院第10页，共27页。呼吸器呼吸器u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。黑龙江农业工程职业学院第11页，共27页。冷却器冷却器u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
5、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。黑龙江农业工程职业学院第12页，共27页。绝缘套管绝缘套管u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，1035kV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。黑龙江农业工程职业学院第13页，共27页。分接开关分接开关u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
6、，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。黑龙江农业工程职业学院第14页，共27页。压力释放阀压力释放阀u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。黑龙江农业工程职业学院第15页，共27页。气体继电器气体继电器u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
7、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。黑龙江农业工程职业学院第16页，共27页。二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理u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。黑龙江农业工程职业学院第17页，共27页。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 黑龙江农业工程职业学院第18页，共27页。黑龙江农业工
8、程职业学院第19页，共27页。黑龙江农业工程职业学院第20页，共27页。变压器的变压原理变压器的变压原理 （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：tnEtnE2211、2121nnEE所以，黑龙江农业工程职业学院第21页，共27页。（2）电压关系 如果不计原、副线圈的电阻，则有：2211EUEU、2121nnUU所以：n2 n1时，U2U1，这种变压器叫做升压变压器 n2 n1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。就变压器的变压原理。黑龙江农业工
9、程职业学院第22页，共27页。（）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黑龙江农业工程职业学院第23页，共27页。需要注意：需要注意：变压器能不能变换直流？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黑龙江农业工程职业学院第24页，共27页。小结：小结：u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.u对于理想变压器有：121221nnUUIIP1=P2,黑龙江农业工程职业学院第25页，共27页。黑龙江农业工程职业学院第26页，共27页。黑龙江农业工程职业学院第27页，共27页。
