1、第 5 章 变压器的结构、原理和额定值5-15-1 变压器的用途和工作原理变压器的用途和工作原理 变压器变压器(Transformer)(Transformer)是一种静止电是一种静止电机，它可以将机，它可以将一种电压形式一种电压形式的电能转换为的电能转换为另一种电压形另一种电压形式的电能式的电能。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值一、变压器分类及用途一、变压器分类及用途 电力变压器：电力系统中传输和分配电能用的变电力变压器：电力系统中传输和分配电能用的变压器等压器等 第 5 章 变压器的结构、原理和额定值 电炉变压器电炉变压器(专用专用)，给电炉给电炉(如炼钢炉如炼钢炉)供电。供电。电焊
2、变压器电焊变压器(专用专用)，给电焊机供电给电焊机供电。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值 整流变压器整流变压器(专用专用)：给直流电力机车供电。给直流电力机车供电。实验变压器实验变压器(互感器互感器)。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值仪用变压器仪用变压器 第 5 章 变压器的结构、原理和额定值三相干式变压器接触调压器第 5 章 变压器的结构、原理和额定值电源变压器环形变压器控制变压器第 5 章 变压器的结构、原理和额定值电力变压器的分类电力变压器的分类1、按功能分：电力变压器按功能分，有升压变压器和降压变压器两大类。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器，也称配电变压器
3、。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值2 2、按容量分、按容量分：电力变压器按容量系列分，有电力变压器按容量系列分，有R8R8容量系列和容量系列和R10R10容量系容量系列两大类。列两大类。R8 R8容量系列指容量等级是按容量系列指容量等级是按R81.33R81.33倍数递增的，我倍数递增的，我国老的变压器容量等级采用此系列，如：国老的变压器容量等级采用此系列，如：100kvA100kvA、135kvA135kvA、180kvA180kvA、240kvA240kvA、320kvA320kvA、420kvA420kvA、560kvA560kvA、750kvA750kvA、1000kvA1000
4、kvA等。等。R10 R10容量系列指容量等级是按容量系列指容量等级是按R101.26R101.26倍数递增的。倍数递增的。R10R10系列的容量等级较密，便于合理选用，是系列的容量等级较密，便于合理选用，是IECIEC（国际电（国际电工委员会）推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此工委员会）推荐采用的。我国新的变压器容量等级采用此系列，如：系列，如：100KVA100KVA、125kvA125kvA、160kvA160kvA、200kvA200kvA、250kvA250kvA、315kvA315kvA、400kvA400kvA、500kvA500kvA、630kvA630kvA、800kv
5、A800kvA、1000kvA1000kvA。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值3、按相数分：、按相数分：电力变压器按相数分，有单相和三相两大类。电力变压器按相数分，有单相和三相两大类。工厂变电所通常都采用三相电力变压器。工厂变电所通常都采用三相电力变压器。4、按调压方式分：、按调压方式分：电力变压器按调压方式分，有无载调压（又电力变压器按调压方式分，有无载调压（又称无励磁调压）和有载调压两大类。工厂变电所称无励磁调压）和有载调压两大类。工厂变电所大多数采用无载调压变压器。大多数采用无载调压变压器。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值5、按绕组结构分：、按绕组结构分：电力变压器按绕组结构
6、分，有单绕组自耦变电力变压器按绕组结构分，有单绕组自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器。工厂变电压器、双绕组变压器、三绕组变压器。工厂变电所大多采用双绕组变压器所大多采用双绕组变压器。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值6、按绕组绝缘及冷却方式分类：、按绕组绝缘及冷却方式分类：电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分，有电力变压器按绕组绝缘及冷却方式分，有油油浸式浸式、干式和充气式（干式和充气式（SF6SF6）等。其中油浸式变）等。其中油浸式变压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷压器，又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。工厂变电所大多采用式和强迫油循环冷却式等。工厂变
7、电所大多采用油浸自冷式变压器。油浸自冷式变压器。所谓充气式变压器是指变压器的磁路（铁心）所谓充气式变压器是指变压器的磁路（铁心）与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压与绕组均位于一个充有绝缘气体的外壳内的变压器。以往，一般情况下是采用器。以往，一般情况下是采用SF6SF6气体，所以又气体，所以又称气体绝缘变压器称气体绝缘变压器第 5 章 变压器的结构、原理和额定值7、按绕组导体材质分：、按绕组导体材质分：电力变压器按绕组导体材质分，有铜绕组变电力变压器按绕组导体材质分，有铜绕组变压器和铝绕组变压器两大类。工厂变电所过去压器和铝绕组变压器两大类。工厂变电所过去大多采用铝绕组变压器，但低损耗的
8、铜绕组变大多采用铝绕组变压器，但低损耗的铜绕组变压器现在得到了越来越广泛的应用。压器现在得到了越来越广泛的应用。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值二、变压器的工作原理二、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简单的说，变压器的工作原理就是电磁感应原理，也就是理，也就是“动电生磁，动磁生电动电生磁，动磁生电”的过程。的过程。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值跟电源连接的线圈叫跟电源连接的线圈叫原线圈原线圈，也叫初级线圈，跟负载，也叫初级线圈，跟负载连接的线圈叫连接的线圈叫副线圈副线圈，也叫次级线圈，两线圈由绝缘，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
9、钢片叠合而成导线绕制，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成U1n1n2U2U1U2电路中的符号电路中的符号 第 5 章 变压器的结构、原理和额定值第 5 章 变压器的结构、原理和额定值第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器的变压原理变压器的变压原理（1 1）电动势关系）电动势关系 由于电磁感应现象，原、副线圈中具有相同的由于电磁感应现象，原、副线圈中具有相同的 t t根据电磁感应定律有：根据电磁感应定律有：tnEtnE2211、2121nnEE所以，第 5 章 变压器的结构、原理和额定值（2 2）电压关系）电压关系 如果不计原、副线圈的电阻，则有如果不计原、副线圈的电阻，则有 ：2211EU
10、EU、2121nnUU所以：所以：n n2 2 n n1 1时，时，U U2 2 U U1 1，这种变压器叫做，这种变压器叫做升压变压器升压变压器 n n2 2 n n1 1时，时，U U2 2 NN1 1，则为升压变压器，则为升压变压器(step-up transformer)(step-up transformer)；若使若使 N N2 2NN1 1，则为降压变压器，则为降压变压器(step-down transformer)(step-down transformer)。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值一、类型一、类型 按用途分：电力变压器和特种变压器。按用途分：电力变压器和特种变
11、压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。充气式变压器。5.2 5.2 变压器的类型和结构变压器的类型和
12、结构 第 5 章 变压器的结构、原理和额定值第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心是变压器的主磁铁心是变压器的主磁路，电力变压器的铁路，电力变压器的铁心主要采用心式结心主要采用心式结构构 ，它是将，它是将A A、B B、C C三相的绕组分别放在三相的绕组分别放在三个铁心柱上，三个三个铁心柱上，三个铁心柱由上、下两个铁心柱由上、下两个铁轭连接起来，构成铁轭连接起来，构成闭合磁路。如图闭合磁路。如图第 5 章 变压器的结构、原理和额定值一、铁心 变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为0.35-0.5mm0.35-0.5mm、表面涂有
13、绝缘漆的硅钢片叠成。、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线绕制而成。油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。着固定的作用。二、绕组四、油箱三、绝缘套管此外，还有此外，还有储油柜储油柜、吸湿器吸湿器、安全气道安全气道、净油器净油器和和
14、气体继电器气体继电器。二、结构二、结构(电力变压器电力变压器)第 5 章 变压器的结构、原理和额定值连接发电机与电网的升压变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的封闭母线连接发电机的封闭母线 与电网相连的高压出线与电网相连的高压出线端端第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心铁心 型式：心式变压器型式：心式变压器(结构简单工艺简单应用广泛结构简单工艺简单应用广泛)；壳式变压器壳式变压器(用在小容量变压器和电炉变压器用在小容量变压器和电炉变压器)。材料：一般由材料：一般由0.35mm0.35mm或或0.5mm0.5mm冷轧冷轧(也用热轧也用热轧)硅钢片叠成。硅钢片叠成。铁心交叠：相邻层按
15、不同方式交错叠放，将接缝错开。铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。通流通。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值 铁心柱截面形状：铁心柱截面形状：小型变压器做成方小型变压器做成方形或者矩形；大型形或者矩形；大型变压器做成阶梯形。变压器做成阶梯形。容量大则级数多。容量大则级数多。叠片间留有间隙作叠片间留有间隙作为油道为油道(纵向或横纵向或横向向)。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值绕组绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而
16、成。绕组套装在变压器铁心柱上，一般低压绕组在内层，绕组套装在变压器铁心柱上，一般低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于提高绝缘性高压绕组套装在低压绕组外层，以便于提高绝缘性能能。绕组的基本型式绕组的基本型式 同芯式同芯式铁芯式变压器常用。高压绕组和低压绕组铁芯式变压器常用。高压绕组和低压绕组均做成圆筒形，然后同芯地套在铁芯柱上均做成圆筒形，然后同芯地套在铁芯柱上 交叠式交叠式铁壳式变压器常用。高压绕组和低压绕组铁壳式变压器常用。高压绕组和低压绕组各分为若干个线饼，沿着铁芯柱的高度交错地排列着各分为若干个线饼，沿着铁芯柱的高度交错地排列着 第 5 章 变压器的结构、原理和额定值 变压
17、器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。线模上绕制而成。为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，绕组线圈作成圈形。性能良好，绕组线圈作成圈形。按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为为铁芯式铁芯式和和铁壳式铁壳式两类两类 基本型式：同芯式，交叠式基本型式：同芯式，交叠式 第 5 章 变压器的结构、原理和额定值单相芯式变压器铁心及绕组单相芯式变压器铁心及绕组第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁壳式变压器铁壳式变压器 变压器的铁芯柱在中间，
18、铁轭在变压器的铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起来两旁环绕，且把绕组包围起来 结构比较坚固、制造工艺复杂，结构比较坚固、制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘也比较困难绝缘也比较困难 通常应用于电压很低而电流很大通常应用于电压很低而电流很大的特殊场合，例如，电炉用变压的特殊场合，例如，电炉用变压器。这时巨大的电流流过绕组将器。这时巨大的电流流过绕组将使绕组上受到巨大的电磁力，铁使绕组上受到巨大的电磁力，铁壳式结构可以加强对绕组的机械壳式结构可以加强对绕组的机械支撑，使能承受较大的电磁力支撑，使能承受较大的电磁力。第 5 章 变压器的结构、原理和额定
19、值油、油箱、冷却及安全装置油、油箱、冷却及安全装置 器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油起两个作用：起两个作用：在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。之间起绝缘作用。变压器油受热后产生对流，对变压器变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。铁心和绕组起散热作用。油箱有许多散热油管，以增大散热面积。油箱有许多散热油管，以增大散热面积。为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，为了加快散热，有
20、的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱。这些外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置都是变压器的冷却装置 第 5 章 变压器的结构、原理和额定值l变压器运行时产生热量，使变压器变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。油膨胀，并流进储油柜中。l储油柜使变压器油与空气接触面变储油柜使变压器油与空气接触面变小，减缓了变压器油的氧化和吸收小，减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的空气水分的速度。从而减缓了油的变质。变质。l故障时故障时,热量会使变压器油汽化，热量会使变压器油汽化，触动气体继电器发出报
21、警信号或切触动气体继电器发出报警信号或切断电源。断电源。l如果是严重事故，变压器油大量汽如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。爆裂。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值绝缘套管绝缘套管 绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接。端点联接，在外面的一端与外线路联接。在瓷套和导电杆间留有一道充油层在瓷套和导电杆间留有一道充油层充油充油套
22、管套管 当电压等级更高时，在瓷套内腔中常环绕着当电压等级更高时，在瓷套内腔中常环绕着导电杆包上几层绝缘纸简，在每个绝缘纸简导电杆包上几层绝缘纸简，在每个绝缘纸简上贴附有一层铝箔，则沿着套管的径向距离，上贴附有一层铝箔，则沿着套管的径向距离，绝缘层和铝箔层构成串联电容器，使资套与绝缘层和铝箔层构成串联电容器，使资套与导电杆间的电场分布均匀导电杆间的电场分布均匀 套管外形常做成伞形，电压愈高、级数愈多。套管外形常做成伞形，电压愈高、级数愈多。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值油油浸浸式式电电力力变变压压器器油浸式电力变压器的结构油浸式电力变压器的结构器身器身油箱油箱冷却装置冷却装置保护装置保护
23、装置出线装置出线装置铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放油箱本体（箱盖、箱壁、箱底）和附件（放油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌油阀门、油样活门、接地螺栓、铭牌散热器和冷却器散热器和冷却器储油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全气储油柜（油枕）、油位表、防爆管（安全气道）、吸湿器道）、吸湿器(呼吸器呼吸器)、温度计、净油器、温度计、净油器、气体继电器（瓦斯继电器）气体继电器（瓦斯继电器）高压套管、低压套管高压套管、低压套管第 5 章 变压器的结构、原理和额定值2.2.分接开关分接开关1.1.高压套管高压套管4.4.瓦斯继电器瓦
24、斯继电器3.3.低压套管低压套管6.6.油枕油枕5.5.防爆管防爆管8.8.吸湿器吸湿器7.7.油位表油位表10.10.铭牌铭牌9.9.散热器散热器12.油样活门11.接地螺栓14.活门13.放油阀门16.温度计15.绕组18.净油器17.铁芯20.变压器油19.油箱第 5 章 变压器的结构、原理和额定值1.铁芯铁芯铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。它铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成，铁心具由高导磁的硅钢片叠积和钢夹件夹紧而成，铁心具有两个方面的功能。有两个方面的功能。在原理上，铁心是构成变压器的磁路。它把一次在原理上，铁心是构成变压器的磁路
25、。它把一次电路的电能转化为磁能，又把该磁能转化为二次电电路的电能转化为磁能，又把该磁能转化为二次电路的电能，因此，铁心是能量传递的媒介体。路的电能，因此，铁心是能量传递的媒介体。在结构上，它是构成变压器的骨架。在它的铁心在结构上，它是构成变压器的骨架。在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。和压紧。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁芯涡流的形成变压器铁芯涡流的形成 当成块的金属放在变化的当成块的金属放在变化的磁场中或者在磁场中运动磁场中或者在磁场中运动时，金属内将产生感应电流。时，金属内将产生感应电流。这种电流在金属
26、内自成闭合这种电流在金属内自成闭合回路，犹如水的旋涡故称涡回路，犹如水的旋涡故称涡流，由于成块金属的电阻很流，由于成块金属的电阻很小，所以涡流很强，使成块小，所以涡流很强，使成块金属大量发热，同时电能遭金属大量发热，同时电能遭到大量的浪费。到大量的浪费。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值 为了减少铁心的磁滞和涡流损耗，铁心用厚度为了减少铁心的磁滞和涡流损耗，铁心用厚度为为0.30.30.5mm0.5mm的硅钢片冲剪成几种不同尺寸，并在的硅钢片冲剪成几种不同尺寸，并在表面涂厚为表面涂厚为0.010.010.13mm0.13mm的绝缘漆，烘干后按一定的绝缘漆，烘干后按一定规则叠装而成。规则叠装
27、而成。由于硅钢片比普通钢的电阻串大，因此利用硅由于硅钢片比普通钢的电阻串大，因此利用硅钢片制成的铁心可以进一步减小涡流损耗。钢片制成的铁心可以进一步减小涡流损耗。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值接地片上夹件铁轭螺杆拉螺杆芯柱绑扎铁心磁导线下夹件铁心的结构铁心的结构第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途单相两柱式叠铁心铁心片一搭接方式叠积，铁心片一搭接方式叠积，两柱均套线圈，线圈以串、两柱均套线圈，线圈以串、并联络线引出。结构简单并联络线引出。结构简单而紧凑，工艺装备少，但而紧凑，工艺装备少，但叠积工作量大。它是广泛叠积工作量大。它是广泛采用的单相铁
28、心基本结构。采用的单相铁心基本结构。适用于各种单相变压器。适用于各种单相变压器。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途单相单柱旁轭式叠铁心中间为一个心柱，两边为中间为一个心柱，两边为旁轭，轭的截面为心柱截旁轭，轭的截面为心柱截面的面的1/21/2。可降低上、下。可降低上、下轭高，有助于减少附加损轭高，有助于减少附加损耗，但电工钢片用量多。耗，但电工钢片用量多。它实际上是垂直放置的单它实际上是垂直放置的单相壳式铁心。相壳式铁心。适用于高压大容量单相电适用于高压大容量单相电力变压器活大电流单相变力变压器活大电流单相变压器。压器。第 5 章 变压器的结构、原理
29、和额定值铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途单相两柱旁轭式叠铁心中间为两个心柱，两边为中间为两个心柱，两边为旁轭，可降低上、下轭高，旁轭，可降低上、下轭高，有助于减少附加损耗，但有助于减少附加损耗，但电工钢片用量更多，体积电工钢片用量更多，体积大。有时在旁轭上安装调大。有时在旁轭上安装调压和励磁线圈。它是的派压和励磁线圈。它是的派生结构。生结构。适用于高压和超高压大容适用于高压和超高压大容量单相电力变压器。量单相电力变压器。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途三相三柱式叠铁心在结构上与单相两柱式叠在结构上与单相两柱式叠铁心是同一类型，只是多铁心是同
30、一类型，只是多了一个心柱，三柱线圈各了一个心柱，三柱线圈各自为一相引出。它是三相自为一相引出。它是三相变压器最广泛应用的典型变压器最广泛应用的典型结构。结构。适用于各种三相变压器适用于各种三相变压器第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心的结构形式和用途铁心的结构形式和用途三相三柱旁轭式叠铁心中间为三个心柱，各自为中间为三个心柱，各自为一相，两边旁轭和上、下一相，两边旁轭和上、下端轭截面为心柱截面的端轭截面为心柱截面的1/31/3，主要是用来降低铁，主要是用来降低铁心的高度，便于运输。心的高度，便于运输。适用于大容量三项电力变适用于大容量三项电力变压器。压器。第 5 章 变压器的结构、原理和
31、额定值铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围多级圆形截面铁轭截面与心柱截面完全铁轭截面与心柱截面完全相同，磁通分布均匀，在相同，磁通分布均匀，在采用冷轧电工钢片时应该采用冷轧电工钢片时应该这样，是现代变压器的主这样，是现代变压器的主要铁轭截面形状。要铁轭截面形状。广泛用于现代的各种变压广泛用于现代的各种变压器。器。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围多级椭圆形截面与椭圆形心柱截面相配合与椭圆形心柱截面相配合的一种铁轭截面，另外在的一种铁轭截面，另外在有旁轭的铁心中，铁轭的有旁轭的铁心中，铁轭的截面需小于心柱的截
32、面，截面需小于心柱的截面，当各级相对应时，一定做当各级相对应时，一定做成多级椭圆形截面。成多级椭圆形截面。用于旁轭截面为椭圆形的用于旁轭截面为椭圆形的旁轭式铁心（五柱式铁心）旁轭式铁心（五柱式铁心）的变压器。的变压器。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围倒T形、倒多级T形截面倒倒T T形截面只用于直接缝铁心，形截面只用于直接缝铁心，铁轭片种类少，但要比心柱截铁轭片种类少，但要比心柱截面放大面放大50%50%10%;10%;倒多级倒多级T T形截形截面用于斜接缝铁心，与心柱截面用于斜接缝铁心，与心柱截面相同，既降低了框内沿磁通面相同，
33、既降低了框内沿磁通密度，又缩短心柱小级的片长，密度，又缩短心柱小级的片长，节省材料。节省材料。倒倒T T形截面多用于以前的中小型形截面多用于以前的中小型变压器，倒多级变压器，倒多级T T形可用于斜接形可用于斜接缝的中型变压器。缝的中型变压器。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁轭截面、形状、特点和适用范围铁轭截面、形状、特点和适用范围正T形、正多级T形截面使用情况同上，但是可利用小使用情况同上，但是可利用小级处的较大空间引出内线圈的级处的较大空间引出内线圈的引线，它们的缺点是心柱各小引线，它们的缺点是心柱各小级的片长增加，浪费材料。级的片长增加，浪费材料。分别用于直、斜接缝的高电压、分别用
34、于直、斜接缝的高电压、大容量变压器。大容量变压器。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心的夹紧装置 铁心的夹紧装置是使整个铁心构成一个整体的铁心的夹紧装置是使整个铁心构成一个整体的紧固结构。它在结构上应满足如下要求。紧固结构。它在结构上应满足如下要求。夹紧装置一般是框架式，此夹持装置在结构上夹紧装置一般是框架式，此夹持装置在结构上要承受铁心本体的夹紧力、起吊器身的重力和要承受铁心本体的夹紧力、起吊器身的重力和变压器在短路时所产生的电动机械力，并确保变压器在短路时所产生的电动机械力，并确保冷轧硅钢片的电磁性能不减弱。夹紧装置上的冷轧硅钢片的电磁性能不减弱。夹紧装置上的构件主要承受拉伸、弯曲应
35、力，尽量避免承受构件主要承受拉伸、弯曲应力，尽量避免承受剪切应力。剪切应力。夹紧装置在结构上应能可靠地压紧线圈、支撑夹紧装置在结构上应能可靠地压紧线圈、支撑引线、装置器身的绝缘件，并应具有器身在油引线、装置器身的绝缘件，并应具有器身在油箱中的定位结构。箱中的定位结构。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心的夹紧装置铁心的夹紧装置 夹紧时的力要均匀，铁心片的边缘应不出现翘夹紧时的力要均匀，铁心片的边缘应不出现翘起，铁芯片的接缝尽量要严合，在铁心励磁时起，铁芯片的接缝尽量要严合，在铁心励磁时噪声要尽量小。噪声要尽量小。为防止铁心多点接地和减少漏磁通在结构钢件为防止铁心多点接地和减少漏磁通在结构
36、钢件中产生涡流损耗，结构钢件应用绝缘件与铁心中产生涡流损耗，结构钢件应用绝缘件与铁心本体隔开，并尽可能远离漏磁区。在结构钢件本体隔开，并尽可能远离漏磁区。在结构钢件中更不能形成交链主磁通下的中更不能形成交链主磁通下的“短路匝短路匝”。夹紧装置与铁心相贴处必须有可靠的绝缘。夹紧装置与铁心相贴处必须有可靠的绝缘。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值铁心的夹紧装置铁心的夹紧装置1-钢螺母5-胶木纸管3-钢垫圈4-纸板垫圈6-穿心螺杆2-辅助绝缘垫圈第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的绝缘变压器铁心的绝缘铁心的绝缘与变压器其他绝缘一样，占有重要铁心的绝缘与变压器其他绝缘一样，占有重要的
37、地位。铁心绝缘不良，将影响变压器的安全的地位。铁心绝缘不良，将影响变压器的安全运行。铁心的绝缘有两种，即运行。铁心的绝缘有两种，即铁心片间的绝缘铁心片间的绝缘以及以及铁芯片与结构件的绝缘铁芯片与结构件的绝缘。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的绝缘变压器铁心的绝缘铁心片间的绝缘是把心柱和铁轭的截面分成许多细条铁心片间的绝缘是把心柱和铁轭的截面分成许多细条形的小截面，使磁通垂直通过这些小截面时，感应出形的小截面，使磁通垂直通过这些小截面时，感应出的涡流很小，产生的涡流损耗也就很小。的涡流很小，产生的涡流损耗也就很小。铁心片间无绝缘时，磁通垂直通过的截面很大，感应铁心片间无绝缘时，磁
38、通垂直通过的截面很大，感应的涡流大，截面厚度增加的涡流大，截面厚度增加1 1倍，涡流损耗将增大至倍，涡流损耗将增大至4 4倍。倍。铁心片间绝缘过小时，片间电导率增大，穿过片间绝铁心片间绝缘过小时，片间电导率增大，穿过片间绝缘的泄漏电流增大，将增加附加的介质损耗。缘的泄漏电流增大，将增加附加的介质损耗。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的绝缘变压器铁心的绝缘铁心片间绝缘过大时，铁心就不能认为是等电位的，必铁心片间绝缘过大时，铁心就不能认为是等电位的，必须把各片均连接起来接地，否则片间将出现放电现象，须把各片均连接起来接地，否则片间将出现放电现象，这是不方便的、不可取的。现在铁心用绝
39、缘纸条做油道这是不方便的、不可取的。现在铁心用绝缘纸条做油道时，就需要把油道两侧的铁心片连接起来，然后由一个时，就需要把油道两侧的铁心片连接起来，然后由一个接地铜片引出接地铜片引出因此，铁心片间要有一定的绝缘，在标准测量方法下一因此，铁心片间要有一定的绝缘，在标准测量方法下一般在般在6060105/cm105/cm2 2。现在采用的冷轧取向电工钢片的。现在采用的冷轧取向电工钢片的表面具有表面具有0.150.150.02mm0.02mm的无机磷化膜，可以满足这一要的无机磷化膜，可以满足这一要求，其他电工钢片则需要涂漆，检修时也需要涂漆，大求，其他电工钢片则需要涂漆，检修时也需要涂漆，大型铁心有时
40、要涂两遍漆。型铁心有时要涂两遍漆。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的绝缘变压器铁心的绝缘铁芯片与其夹紧结构件的绝缘铁芯片与其夹紧结构件的绝缘是防止与结构件短是防止与结构件短接和短路。铁心片间短接总是不允许的，但是结接和短路。铁心片间短接总是不允许的，但是结构件间形成短路的回路顺着磁通方向而不交链磁构件间形成短路的回路顺着磁通方向而不交链磁通，或者交链磁通很小，则影响不大。如果两个通，或者交链磁通很小，则影响不大。如果两个单排的心柱螺杆短路形成的闭合回路是顺着磁通单排的心柱螺杆短路形成的闭合回路是顺着磁通方向的，不易产生短路电流；拉螺杆与夹件等形方向的，不易产生短路电流；拉螺杆与
41、夹件等形成的闭合回路，交链测通小又不同相；而铁轭夹成的闭合回路，交链测通小又不同相；而铁轭夹件和旁螺杆形成的闭合回路虽交链部分有磁通，件和旁螺杆形成的闭合回路虽交链部分有磁通，但环流不经过铁心，且可作为三次谐波电流通路，但环流不经过铁心，且可作为三次谐波电流通路，因此它们之间不需要绝缘。因此它们之间不需要绝缘。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的接地变压器铁心的接地铁心必须接地。铁心是其金属结构件在线圈的电场作用铁心必须接地。铁心是其金属结构件在线圈的电场作用下，具有不同的电位，与油箱电位又不同。虽然它们之下，具有不同的电位，与油箱电位又不同。虽然它们之间电位差不大，也将通过很小
42、的绝缘距离而断续放电。间电位差不大，也将通过很小的绝缘距离而断续放电。放电一方面使油分解，另一方面无法确认变压器在试验放电一方面使油分解，另一方面无法确认变压器在试验和运行中的状态是否正常。因此铁心及其金属结构件必和运行中的状态是否正常。因此铁心及其金属结构件必须经油箱面接地（对于铁心柱和铁轭螺杆，则由于电容须经油箱面接地（对于铁心柱和铁轭螺杆，则由于电容的耦合作用认为它们与铁心电位一样，不需接地），且的耦合作用认为它们与铁心电位一样，不需接地），且要确保电气接通。要确保电气接通。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的接地变压器铁心的接地第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器
43、铁心的接地变压器铁心的接地第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的接地变压器铁心的接地有拉螺杆和吊螺杆时有拉螺杆和吊螺杆时，上、，上、下夹件各自相接，期间又下夹件各自相接，期间又通过拉螺杆相接。这样只通过拉螺杆相接。这样只要用一接地片将铁心和上要用一接地片将铁心和上夹件相接，除垫脚令与箱夹件相接，除垫脚令与箱底接地外，其余部分经吊底接地外，其余部分经吊螺杆与箱盖接地，且铁心螺杆与箱盖接地，且铁心片是一点接地。片是一点接地。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的接地变压器铁心的接地只有拉螺杆时只有拉螺杆时，也用一接，也用一接地片将铁心和上夹件相接，地片将铁心和上夹件相接，则
44、铁心经上夹件、拉螺杆、则铁心经上夹件、拉螺杆、下夹件，通过垫脚和箱底下夹件，通过垫脚和箱底接地。接地。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的接地变压器铁心的接地上下夹件绝缘时，即旧产上下夹件绝缘时，即旧产品种既无拉螺杆又无拉板品种既无拉螺杆又无拉板的夹紧结构中，则用接地的夹紧结构中，则用接地片将铁心分别与上下夹件片将铁心分别与上下夹件相接。这样整个铁心又上相接。这样整个铁心又上夹件经铁芯片，在通过垫夹件经铁芯片，在通过垫脚和箱底接地，这种情况脚和箱底接地，这种情况需要注意上下接地片位置需要注意上下接地片位置要对称，即在铁心的同一要对称，即在铁心的同一层上，否则将产生电位差。层上，否
45、则将产生电位差。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的接地变压器铁心的接地有拉板时，上下夹件由拉有拉板时，上下夹件由拉板连接板连接，而垫脚与箱底一，而垫脚与箱底一般是绝缘的。用一接地片般是绝缘的。用一接地片将铁心和上夹件并联后再将铁心和上夹件并联后再由由10KV10KV套管引出接地，或套管引出接地，或者铁心和上夹件由两个套者铁心和上夹件由两个套管接地。才用一个接地套管接地。才用一个接地套管时指监视器身的绝缘，管时指监视器身的绝缘，采用两个接地套管时还可采用两个接地套管时还可检查铁心有无多余接地点。检查铁心有无多余接地点。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁心的接地变压器铁
46、心的接地接地片为接地片为0.3mm0.3mm厚的紫铜片厚的紫铜片，宽度为，宽度为2020、30mm30mm或或40mm40mm，铜带表面要搪锡，以减少接触电阻。，铜带表面要搪锡，以减少接触电阻。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器铁芯多点接地的故障特征变压器铁芯多点接地的故障特征 油中气体不断增加并析出油中气体不断增加并析出(电弧放电故障时，气体析出量电弧放电故障时，气体析出量较之更高、更快较之更高、更快)，可能导致气体继电器动作发信号，甚至使，可能导致气体继电器动作发信号，甚至使变压器跳闸。变压器跳闸。铁芯局部过热，使铁芯损耗增加，甚至烧坏；铁芯局部过热，使铁芯损耗增加，甚至烧坏；过
47、热造成的温升，使变压器油分解，产生的气体溶解于过热造成的温升，使变压器油分解，产生的气体溶解于油中，引起变压器油性能下降，油中总烃大大超标；油中，引起变压器油性能下降，油中总烃大大超标；第 5 章 变压器的结构、原理和额定值2.2.绕组绕组 绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁心合绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕组，低压绕组，对部分。电力变压器绕组由高压绕组，低压绕组，对地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件及地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件及由燕尾垫块，撑
48、条构成的油道，高压引线，低压引由燕尾垫块，撑条构成的油道，高压引线，低压引线等构成。线等构成。不同容量、不同电压等级的电力变压器，绕组形式不同容量、不同电压等级的电力变压器，绕组形式也不一样。一般电力变压器中常采用同心式和交叠也不一样。一般电力变压器中常采用同心式和交叠式两种结构形式。式两种结构形式。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值同心式绕组是把高压绕组与同心式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁心上，低压绕组套在同一个铁心上，一般是将低压绕组放在里边，一般是将低压绕组放在里边，高压绕组套在外边，以便绝高压绕组套在外边，以便绝缘处理。但大容量输出电流缘处理。但大容量输出电流很大的电力变
49、压器，低压绕很大的电力变压器，低压绕组引出线的工艺复杂，往往组引出线的工艺复杂，往往把低压绕组放在高压绕组的把低压绕组放在高压绕组的外面。同心式绕组结构简单、外面。同心式绕组结构简单、绕制方便，故被广泛采用。绕制方便，故被广泛采用。按照绕制方法的不同，同心按照绕制方法的不同，同心式绕组又可分为圆筒式、螺式绕组又可分为圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式等几旋式、连续式、纠结式等几种。种。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值交叠式绕组又叫交错式交叠式绕组又叫交错式绕组，在同一铁心上，绕组，在同一铁心上，高压绕组、低压绕组交高压绕组、低压绕组交替排列、间隙聚焦国、替排列、间隙聚焦国、绝缘较复杂、包扎工
50、作绝缘较复杂、包扎工作量较大。它的优点是力量较大。它的优点是力学性能较好，引出线的学性能较好，引出线的布置和焊接比较方便、布置和焊接比较方便、漏电抗较小，一般用于漏电抗较小，一般用于电压为电压为35KV35KV及以下的电及以下的电炉变压器中。炉变压器中。第 5 章 变压器的结构、原理和额定值变压器高低压绕组的排列方式，是由多种因素决定的。但变压器高低压绕组的排列方式，是由多种因素决定的。但就大多数变压器来讲，是把低压绕级布置在高压绕组的里边。就大多数变压器来讲，是把低压绕级布置在高压绕组的里边。这主要是从绝缘方面考虑的。理论上，不管高压绕组或低压这主要是从绝缘方面考虑的。理论上，不管高压绕组或
