1、 變壓器機電工程系變壓器的工作原理及結構變壓器的工作原理及結構 一一. .變壓器的工作原理變壓器的工作原理變壓器-利用電磁感應原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器是電力系統(tǒng)中生產，輸送，分配和使用電能的重要裝置。也是電力拖動系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)中 ，電能傳遞或作為信號傳輸的重要元件 1.1.變壓器變壓器 - - 靜止靜止的電磁裝置的電磁裝置 變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能 電壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。變壓器原理圖變壓器原理圖 二、變壓器的構造變壓器的構造1、鐵芯、鐵芯2、繞組、繞組3、附件、附件 鐵心和繞組：變壓器中最主要

2、的部鐵心和繞組：變壓器中最主要的部 件，他們構成件，他們構成了變壓器的器身。了變壓器的器身。1、鐵心：構成了變壓器的磁路，同時又是套裝繞、鐵心：構成了變壓器的磁路，同時又是套裝繞組的骨架。組的骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構成。鐵心鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構成。鐵心柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來形成柱上套繞組，鐵軛將鐵心柱連接起來形成閉合磁路閉合磁路。 鐵心材料：為了提高磁路的導磁性能，鐵心材料：為了提高磁路的導磁性能，減少鐵心減少鐵心中的磁滯、渦流損耗中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用高磁導率的磁性，鐵心一般用高磁導率的磁性材料材料硅鋼片疊成硅鋼片疊成。硅鋼片有熱軋和冷軋兩種，。硅鋼片有熱軋和

3、冷軋兩種，其厚度為其厚度為0.350.350.5mm0.5mm，兩面涂以厚，兩面涂以厚0.020.020.23mm0.23mm的漆膜，使片與片之間絕緣。的漆膜，使片與片之間絕緣。2、繞組：、繞組：繞組是變壓器的電路部分，它由銅或鋁繞組是變壓器的電路部分，它由銅或鋁絕緣導線繞制而成絕緣導線繞制而成 。 一次繞組（原繞組）：輸入電能一次繞組（原繞組）：輸入電能 二次繞組（副繞組）：輸出電能二次繞組（副繞組）：輸出電能 他們通常套裝在同一個心柱上，一次和二次繞組他們通常套裝在同一個心柱上，一次和二次繞組具有不同的匝數，通過電磁感應作用，一次繞組的具有不同的匝數，通過電磁感應作用，一次繞組的電能就可傳

4、遞到二次繞組，且使一、二次繞組具有電能就可傳遞到二次繞組，且使一、二次繞組具有不同的電壓和電流。不同的電壓和電流。 其中，兩個繞組中，電壓較高的我們稱為高壓繞其中，兩個繞組中，電壓較高的我們稱為高壓繞組，相應的電壓較低的稱為低壓繞組。從高、低壓組，相應的電壓較低的稱為低壓繞組。從高、低壓繞組的相對位置來看，變壓器的繞組又可分為同心繞組的相對位置來看，變壓器的繞組又可分為同心式、交迭式。式、交迭式。交迭式交迭式 3、其他部件：除器身外，典型的油浸電力變壓器、其他部件：除器身外，典型的油浸電力變壓器中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護裝置中還有油箱、變壓器油、絕緣套管及繼電保護裝置等部件。等部

5、件。三三. .變壓器的分類變壓器的分類1.1.變壓器按用途一般分為電變壓器按用途一般分為電力變壓器和特種變壓器力變壓器和特種變壓器兩大類兩大類 電力變壓器可分為: 升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯(lián)絡變壓器等 特種變壓器可分為: 整流變壓器、電爐變壓器、高壓試驗變壓器、控制變壓器等 2.2.變壓器按相變壓器按相數可分為單數可分為單相和三相變相和三相變壓器壓器 3.3.電力變壓器按容量大小通常分為電力變壓器按容量大小通常分為小型變壓器（容量為小型變壓器（容量為1010630kVA630kVA）中型變壓器（容量為中型變壓器（容量為8008006300kVA6300kVA）大型變壓器（容量為大型

6、變壓器（容量為8000800063000kVA63000kVA）特大型變壓器（容量在特大型變壓器（容量在90000kVA90000kVA及以上）及以上） 四、四、變壓器的銘牌變壓器的銘牌額定值：額定值： 額定值是制造廠對變壓器在指定工作條件額定值是制造廠對變壓器在指定工作條件下運行時所規(guī)定的一些量值。額下運行時所規(guī)定的一些量值。額定值通常標定值通常標注在變壓器的銘牌上。變壓器的額定值主要注在變壓器的銘牌上。變壓器的額定值主要有：有： 1 1、型號、型號 變壓器的基本類別和特點。變壓器的基本類別和特點。 字母和數字組成。字母和數字組成。 例：例：SL7-200/30SL7-200/30S-S-三

7、相三相L-L-鋁線鋁線7-7-設計序列設計序列200-200-額定容量額定容量30-30-高壓邊額定電壓高壓邊額定電壓 型號各字母的含義： S 在第一位代表三相，在第三、第四位則代表三繞組。 F 代表油浸風冷。 Z 代表有載調壓。 J 代表油浸自冷。 L 代表鋁繞組或防雷。 P 代表強油循環(huán)風冷。 D 代表單相，在末位表示移動式。 O 代表自耦，在第一位代表降壓，在末位表示升壓。 X 代表消弧線圈。 2、額定容量、額定容量SN 額定容量是指額定運行時額定容量是指額定運行時的視在功率。以的視在功率。以 VA、kVA或或MVA表示。由于變壓器的效率表示。由于變壓器的效率很高，通常一、二次側的額定很

8、高，通常一、二次側的額定容量設計成相等。容量設計成相等。2、額定電壓額定電壓U U1N1N和和U U2N2N 正常運行時規(guī)定加在一次側的端電壓稱正常運行時規(guī)定加在一次側的端電壓稱為變壓器一次側的額定電壓為變壓器一次側的額定電壓U U1N1N。 二次側的額定電壓二次側的額定電壓U U2N2N 是指變壓器一次是指變壓器一次側加額定電壓時二次側的空載電壓。額定側加額定電壓時二次側的空載電壓。額定電壓以電壓以V V或或kVkV表示。對三相變壓器，額定電表示。對三相變壓器，額定電壓是指壓是指線電壓。線電壓。 3 3、 額定電流額定電流I I1N1N和和I I2N2N 根據額定容量和額定電壓計算出的根據額

9、定容量和額定電壓計算出的線電流，線電流，稱稱為為 額定電流，以額定電流，以A A表示。表示。 對單相變壓器對單相變壓器對三相變壓器對三相變壓器 NNNNNNUSIUSI2211;NNNNNNUSIUSI22113;3 4 4、額定頻率、額定頻率 f fN N 除額定值外，變壓器的相數、繞組連接方除額定值外，變壓器的相數、繞組連接方式及聯(lián)結組別、短路電壓、運行方式和冷卻方式及聯(lián)結組別、短路電壓、運行方式和冷卻方式等均標注在銘牌上。額定狀態(tài)是電機的理想式等均標注在銘牌上。額定狀態(tài)是電機的理想工作狀態(tài)，具有優(yōu)良的性能，可長期工作。工作狀態(tài)，具有優(yōu)良的性能，可長期工作。 單相變壓器的運行 什么是空載運

10、行？變壓器一次繞組加上交流電壓，二次繞組開路的運行情況一一. .空載時的物理情況空載時的物理情況1.空載磁場空載電流 i0 產生一個交變磁通勢 i0N1 ，并建立交變磁場主磁通 m通過鐵心閉合的磁通量（占絕大部分）漏磁通1通過油和空氣閉合的磁通量（占少量）單相變壓器空載運行時的單相變壓器空載運行時的各物理量各物理量2.2.主磁通感應電動勢主磁通感應電動勢主磁通在一次繞組和二次繞組產生感應電動勢：e1(t) = -N1 dFm/dte2(t) = -N2 dFm/dt 根據電磁感應定律，一次、二次感應根據電磁感應定律，一次、二次感應電動勢電動勢)90sin(2cos01111FtEtNdtdNe

11、m)90sin(2cos02222FtEtNdtdNem3. 3. 感生漏電動勢（可忽略）感生漏電動勢（可忽略）交鏈一次繞組的漏磁通在一次繞組中感生漏電動勢e1s(t) = -N1 dF1s/dte2s(t) = -N2 dF2s/dt 若一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正弦規(guī)律變化，則有 不計鐵心損失，根據能量守恒原理可得 由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關系 令 K=N1/N2，稱為匝數比（亦稱變壓比），則 二、有負載時的情況二、有負載時的情況三、變壓器的功率和效率三、變壓器的功率和效率 1.忽略變壓器空載運行時的銅耗，用額定電壓下的空載損耗p0來代替鐵耗pFe，即pFe=p0，它不隨負載大小而變化，稱為不變損耗； 2.忽略短路試驗時的鐵耗，用額定電流時的短路損耗psh75來代替額定電流時的銅耗pCu。 3.但需要注意的是：不同負載時的銅耗與負載系數的平方成正比 4.752shcuppNII22/CuFePPPP2112/ PP 1、一多繞組變壓器，原繞組N1550匝，接220V交流電壓。副繞組有兩個，一個 電壓36V，負載功率36W；一個電壓12V，負載功率24W。兩個負載都是純電阻。 求：原繞組的電流I1；兩個副繞組的匝數N2和N3。 2、一臺變壓器，原邊電壓U1380V，副邊電壓U236V。在接有電阻性負載時，實際測得副邊電流I25A，若變壓器的效率