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1、内容提要,第一节 变压器的基本工作原理和结构第二节 单相变压器的空载运行第三节 单相变压器的负载运行第四节 变压器参数的测定第五节 变压器的运行特性第六节 三相变压器第七节 其他用途的变压器,复习回顾,电机的定义 电机是一种利用电磁感应原理进行能量转换或传递的电磁机械设备。主要是指发电机、电动机和变压器。,第二讲,几种常见的变压器,变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，根据需要可以将一种交流电压和电流等级转变成同频率的另一种电压和电流等级。 它对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义；同时，它在电气测试、控制和特殊用电设备上也有广泛的应用。 本章主要叙述一般用途的电力变压器
2、的工作原理、分类、结构和运行特性，对特殊用途的变压器只作扼要的介绍。,新课引入,一、变压器的基本工作原理 变压器是利用电磁感应原理工作的，主要由铁心和套在铁心上的两个(或两个以上)互相绝缘的绕组所组成，绕组之间有磁的耦合，但没有电的联系，如图1-1所示。,第一节变压器的基本工作原理和结构,如果把接交流电源的绕组称为一次绕组（原边绕组或初级绕组），用字母N1表示其匝数，则把接负载（如灯泡）的绕组称为二次绕组（副边绕组或次级绕组），用字母N2表示其匝数 。,第一节变压器的基本工作原理和结构,并且规定：凡与一次侧有关下角标各量都在其符号下角标以”1”，凡与二次侧有关下角标各量都在其符号下角标以”2”
3、。,当在一次绕组两端加上合适的交流电源时，在电源电压u1的作用下，一次绕组中就有交流电流i0流过，产生一次绕组磁通势，于是铁心中激励起交变的磁通，这个交变的磁通同时交链一、二次绕组。,第一节变压器的基本工作原理和结构,根据电磁感应定律，便在一、二次绕组中产生感应电动势e1、e2。二次绕组在感应电动势e2的作用下，便可向负载供电，实现能量传递。,在以后的分析中可知一、二次绕组感应电动势之比等于一、二次绕组匝数之比，而一次侧感应电动势e1的大小接近于一次侧外加电源电压u1，二次侧感应电动势e2的大小则接近于二次侧输出电压u2。因此只要改变一次或二次绕组的匝数，便可达到变换输出电压u2大小的目的。,
4、第一节变压器的基本工作原理和结构,由此可见，当变压器一次绕组通以交流电时，在其铁心中产生交变磁通，根据电磁感应原理，将一种电压等级的交流电源转换成同频率的另一种电压等级的交流电源，传递到二次绕组，供给负载。这就是变压器的基本工作原理。,二、变压器的应用和分类,1.变压器的应用 变压器除了能够变换电压外，在以后的分析中还可以知道，变压器还能够变换电流和阻抗，因此在电力系统和电子设备中得到广泛的应用。 变压器的用途还很多，如测量系统中使用的仪用互感器，可将高电压变换成低电压或将大电流变换成小电流，以隔离高压和便于测量；用于实验室的自耦调压器，则可任意调节输出电压的大小，以适应负载对电压的要求；在电
5、子线路中，除了电源变压器外，变压器还用来耦合电路、传递信号、实现阻抗匹配等。,变压器在电能传输、分配中的地位,发电机,降压变压器,电灯电动机,保护设备,高压输电线,用电户,升压变压器,配电变压器,发电厂,2.变压器的分类,为了达到不同的使用目的并适应不同的工作条件，变压器可以从不同的方面进行分类。(1)按用途分类 变压器可以分为电力变压器和特种变压器两大类。 电力变压器主要用于电力系统，又可分为升压变压器、降压变压器、配电变压器和厂用变压器等。 特种变压器根据不同系统和部门的要求，提供各种特殊电源和用途，如电炉变压器、整流变压器、电焊变压器、仪用互感器、试验用高压变压器和调压变压器等。,(2)
6、按绕组构成 可分为双绕组、三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。 (3)按铁心结构 可分为壳式变压器和心式变压器。 (4)按相数 可分为单相、三相和多相变压器。 (5)按冷却方式分 可分为干式变压器、油浸式变压器(油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环式等)、充气式变压器。,2.变压器的分类,三、变压器的基本结构,油侵式电力变压器结构：1、放油阀门；2、绕组；3、铁心；4、油箱；5、分接开关；6、低压套管；7、高压套管；8、气体继电器；9、安全气道；10、油表；11、储油柜；12、吸湿器；13、铭牌；14、信号温度计；15、 小车,变压器的主要部分是铁心和绕组(合称为器身)。 为了改善散热条件，大、中
7、容量的电力变压器的铁心和绕组浸在盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组与外线路的连接由绝缘套管引出。,三、变压器的基本结构,为了安全、可靠地运行，变压器还设有储油柜、安全气道和气体继电器等附件，如图1-2所示。,铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。铁心分铁心柱和铁轭两部分，铁心柱上装有绕组，铁轭是连接两个铁心柱的部分，其作用是使磁路闭合。,1.铁心,为了提高铁心的导磁性能，减小磁滞损耗和涡流损耗，铁心多采用厚度为0.35mm、表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。,注意：变压器的铁芯必须接地。 运行中变压器的铁芯及其他附件都处于绕组周围的电场内，如不接地，铁芯及其他附件必然感应一定的电压
8、，在外加电压的作用下，当感应电压超过对地放电电压时，就会产生放电现象。为了避免变压器的内部放电，所以要将铁芯接地。,1.铁心,铁心的基本结构型式有心式和壳式两种，如图1-3所示。,1.铁心,心式结构的特点是绕组包围铁心。适用于容量大而电压高的变压器，国产电力变压器均采用心式结构。,壳式结构的特点是铁心包围绕组，如图1-3b所示，这种结构的机械强度较好，铁心容易散热，但外层绕组的铜线用量较多，制造工艺又复杂，一般多用于小型干式变压器中。,1.铁心,大、中型变压器的铁心，一般先将硅钢片裁成条形，然后采用交错叠片的方式叠装而成，如图1-4所示。 交错叠片的目的是使各层磁路的接缝互相错开以免接缝处的间
9、隙集中，从而减小磁路的磁阻和励磁电流。,1.铁心,叠装好的铁心其铁轭用槽钢(或焊接夹件)及螺杆锁紧。当铁心的叠片上有冲孔以便采用螺杆锁紧时，则穿心螺杆要加绝缘套管，以保证螺杆与叠片间的绝缘。 小型变压器为了简化工艺和减小接缝处间隙，常采用E形、F形冲片交错叠装而成，如图1-5所示。,1.铁心,绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线绕制而成。,2.绕组,变压器中，工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压绕组。 同心式绕组是将高、低压绕组同心地套在铁心柱上。,为了便于绕组与铁心之间的绝缘，通常将低压绕组装在里面，而把高压绕组装在外面，如图1-6所示。在高、低压绕组之间及绕组与铁心之间都
10、加有绝缘。同心式绕组具有结构简单、制造方便的特点，国产变压器多采用这种结构。,2.绕组,(1)油箱 油浸式变压器的外壳就是油箱，它起着机械支撑、冷却散热和保护的作用。 变压器的器身放在装有变压器油的油箱内。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，它使铁心和绕组不被潮湿所侵蚀，同时通过变压器油的对流，将铁心和绕组所产生的热量传递给油箱和散热管，再往空气中散发热量。,3.其他结构附件,(2)储油柜 储油柜亦称油枕，它是安装在油箱上面的圆筒形容器，它通过连通管与油箱相连，柜内油面高度随油箱内变压器油的热胀冷缩而变动，以保证器身始终浸在变压器油中。 (3)绝缘套管 变压器的引出线从油箱内穿过油箱盖时，都要
11、通过瓷质绝缘套管，以使带电的引出线与接地的油箱绝缘。,3.其他结构附件,(4)分接开关 变压器运行时，为了使输出电压控制在允许的变化范围内，通过分接开关改变一次绕组匝数，从而达到调节输出电压的目的。通常输出电压的调节范围是额定电压的5%。,3.其他结构附件,作业,1、简述变压器的工作原理？教材P331-2、1-3题,本讲小结,一、变压器的基本工作原理 当变压器一次绕组通以交流电时，在其铁心中产生交变磁通，根据电磁感应原理，将一种电压等级的交流电源转换成同频率的另一种电压等级的交流电源，传递到二次绕组，供给负载。二、变压器的基本结构 1、铁心：铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。2、绕组
12、：是变压器的电路部分。3、油箱及其附件 油箱起着机械支撑、冷却散热和保护的作用。,复习回顾,一、变压器的基本工作原理 当变压器一次绕组通以交流电时，在其铁心中产生交变磁通，根据电磁感应原理，将一种电压等级的交流电源转换成同频率的另一种电压等级的交流电源，传递到二次绕组，供给负载。二、变压器的基本结构 1、铁心：铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。 2、绕组： 3、油箱及其附件,第三讲,2.绕组 绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线绕制而成。,三、变压器的基本结构,变压器中，工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压绕组。 同心式绕组是将高、低压绕组同心地套在铁心柱上。,为了
13、便于绕组与铁心之间的绝缘，通常将低压绕组装在里面，而把高压绕组装在外面，如图1-6所示。在高、低压绕组之间及绕组与铁心之间都加有绝缘。同心式绕组具有结构简单、制造方便的特点，国产变压器多采用这种结构。,2.绕组,(1)油箱 油浸式变压器的外壳就是油箱，它起着机械支撑、冷却散热和保护的作用。 变压器的器身放在装有变压器油的油箱内。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，它使铁心和绕组不被潮湿所侵蚀，同时通过变压器油的对流，将铁心和绕组所产生的热量传递给油箱和散热管，再往空气中散发热量。,3.其他结构附件,(2)储油柜 储油柜亦称油枕，它是安装在油箱上面的圆筒形容器，它通过连通管与油箱相连，柜内油面高
14、度随油箱内变压器油的热胀冷缩而变动，以保证器身始终浸在变压器油中。 (3)绝缘套管 变压器的引出线从油箱内穿过油箱盖时，都要通过瓷质绝缘套管，以使带电的引出线与接地的油箱绝缘。,3.其他结构附件,(4)分接开关 变压器运行时，为了使输出电压控制在允许的变化范围内，通过分接开关改变一次绕组匝数，从而达到调节输出电压的目的。通常输出电压的调节范围是额定电压的5%。,3.其他结构附件,四、变压器的铭牌和额定值,为使变压器安全、经济、合理地运行，每一台变压器上都安装了一块铭牌，上面标注了变压器型号及各额定数据等。只有理解铭牌上各种数据的含义，才能正确、安全地使用变压器。图1-7所示为三相电力变压器的铭
15、牌。,四、变压器的铭牌和额定值,1.变压器的型号,1.变压器的型号,变压器型号由字母和数字两部分组成，字母代表变压器的基本结构特点，数字分别代表额定容量和高压侧的额定电压，例如：,例如2: S9-315/10变压器即三相（S）铜芯10KV变压器,容量315KVA,设计序号9为节能型.,变压器的型号,D S J L SC SG JMB YD BK(C) DDGD-单相 S-三相 J-油浸自冷 L-绕组为铝线 SC-三相环氧树脂浇注SG-三相干式自冷 JMB-局部照明变压器 YD-试验用单相变压器 BF(C) -控制变压器（C为C型铁芯结构） DDG-单相干式低压大电流变压器,目前我国生产的电力变压器，绕组均用铜线，铝线变压器SL已不生产；代表性能水平的代号都是9以上，数字越大代表空载损耗、负载损耗越小，是节能型变压器，因此SJ系列、S7系列等已淘汰，S9系列已广泛生产，S11、S13等油浸式三相变压器系列也不断上市。同时SC系列(三相环氧树脂浇注干式变压器)也大量生产。,1.变压器的型号,(1)额定电压U1N和U2N 一次绕组的额定电压U1N(kV)是根据变压器的绝缘强度和允许发热条件规定的一次绕组正常工作电压值。 二次绕组的额定电压U2N指一次绕组加上额定电压，分接开关位于额定分接头时，二次绕组的空载电压值。 对三相变压器，额定电压指线电压。,
