第5章 變壓器的結(jié)構(gòu)、原理和額定值

1、電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 12008-08- Email地址：時(shí)間：電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 2 第二篇 變變 壓壓 器器 Transformerv變壓器變壓器是一種靜止電機(jī)，它可以將是一種靜止電機(jī)，它可以將一種電壓形式一種電壓形式的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓形式的電能的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓形式的電能。 電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 3第第 5 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5-1 變壓器的變壓器的用途和工作原理 一、變壓器分類(lèi)及用途一、變壓器分類(lèi)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)傳輸電能能的升、降壓變壓器和配電變壓器等。的升

2、、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(wèn)題問(wèn)題5-1 遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采用用高壓高壓輸電？輸電？ 原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)用電戶(hù)用電戶(hù)發(fā)電站發(fā)電站發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)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電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 4（2）專(zhuān)用變壓器：）專(zhuān)用變壓器：如如電爐變壓器電爐變壓器(專(zhuān)用專(zhuān)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(zhuān)用專(zhuān)用)： 給直流電力機(jī)車(chē)供電。給直流電力機(jī)車(chē)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）

3、測(cè)量變壓器）測(cè)量變壓器：用在測(cè)量設(shè)備中：用在測(cè)量設(shè)備中 。 儀儀用用變變壓壓器器電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 5（4）控制變壓器）控制變壓器： 用用 在電子線(xiàn)路中。在電子線(xiàn)路中。 二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理 AXax1u1i1e2e2u2i1N2N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(gè)一個(gè)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(gè)兩個(gè)繞組繞組：v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。 控制變壓器控制變壓器電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 6(2) 工作原理工作原理 v當(dāng)當(dāng)一次一次繞組接繞

4、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(gè)交變的主磁通產(chǎn)生一個(gè)交變的主磁通。v 在兩個(gè)繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)在兩個(gè)繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)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： 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?cè)褦?shù)比即可達(dá)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。 11112222 NUNuekeUu1122ddeNeNdtdt電電 機(jī)

5、機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 75-2 變壓器的變壓器的類(lèi)型類(lèi)型和和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 一、類(lèi)型一、類(lèi)型 v除了按除了按用途用途分類(lèi)外，變壓器還可以按分類(lèi)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(lèi)。等特征分類(lèi)。v按按相數(shù)相數(shù)分：分：?jiǎn)螁蜗?、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、自耦、自耦、三三繞組繞組變壓器變壓器 v鐵心鐵心形式：形式：芯芯式式、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電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安

6、 8單相芯式三相芯式單相殼式三相殼式電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 9二、結(jié)構(gòu)二、結(jié)構(gòu) ( 電力變壓器電力變壓器 ) 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。 還有還有油箱油箱、冷卻裝置冷卻裝置、絕緣套管、調(diào)壓絕緣套管、調(diào)壓和和保護(hù)裝置保護(hù)裝置等部件。等部件。 (1)鐵心鐵心 v型式：型式：芯式芯式變壓器變壓器(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工藝簡(jiǎn)單應(yīng)用廣泛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工藝簡(jiǎn)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

7、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(cuò)疊放交錯(cuò)疊放，將，將接縫接縫錯(cuò)開(kāi)。偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，錯(cuò)開(kāi)。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(jí)數(shù)多。疊片間留有間隙作為油道級(jí)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(jiàn)課本圖。（縱向油道見(jiàn)課本圖5.13） 單相四片式鐵心交疊方法單相四片式

8、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電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 10v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(jí)數(shù)多。疊片間留有間隙作為油道級(jí)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(jiàn)課本圖。（縱向油道見(jiàn)課本圖5.13） 方鐵心方鐵心長(zhǎng)方形鐵心長(zhǎng)方形鐵心十字形鐵心十字形鐵心無(wú)油道多級(jí)鐵心無(wú)油道多級(jí)鐵心有油道多級(jí)鐵心有油道多級(jí)鐵心(2) 繞組繞組 v一般用一般用絕緣扁銅線(xiàn)絕緣扁銅線(xiàn)或或圓銅線(xiàn)圓銅線(xiàn)在繞線(xiàn)模在繞線(xiàn)模上繞制而成。上繞制而成。 v

9、繞組套裝在變壓器鐵心柱上，一般繞組套裝在變壓器鐵心柱上，一般低低壓壓繞組在繞組在內(nèi)內(nèi)層，層，高壓高壓繞組套裝在低壓繞繞組套裝在低壓繞組組外外層，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(mǎn)內(nèi)，油箱內(nèi)充滿(mǎn)變變壓器油。壓器油。油箱有許多油箱有許多散熱油管散熱油管，以，以增大散熱面積。增大散熱面積。 v變壓器油變壓器油是一種礦物油，具有很好的是一種礦物油，具有很好的絕絕v緣緣性能。變壓器油起兩個(gè)作用：性能。變壓器油起兩個(gè)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

10、箱之間起絕緣作用絕緣作用。變壓器油受熱后產(chǎn)生對(duì)流，對(duì)變壓器鐵心和繞組起變壓器油受熱后產(chǎn)生對(duì)流，對(duì)變壓器鐵心和繞組起散熱作用散熱作用。 v為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來(lái)水沖淋變壓器油箱。這些都是變壓器的風(fēng)或用自來(lái)水沖淋變壓器油箱。這些都是變壓器的冷卻裝置冷卻裝置。 電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 11v變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，并流變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，并流進(jìn)進(jìn)儲(chǔ)油柜儲(chǔ)油柜中。中。 v儲(chǔ)油柜儲(chǔ)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

11、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(shí)故障時(shí),熱量會(huì)使變壓器油熱量會(huì)使變壓器油汽化汽化，觸動(dòng)氣體，觸動(dòng)氣體繼電器發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷電源。繼電器發(fā)出報(bào)警信號(hào)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，油氣沖破，油氣沖破安全氣道安全氣道管口的管口的密封密封玻璃玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。 電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 12電電 機(jī)機(jī) 學(xué)學(xué)主講教師：閻治安 135-3 變壓器的變壓器的額定值額定值 ( Rating )一

12、、額定電壓一、額定電壓 U U1N1N/ /U U2N2Nv單位為單位為V或者或者kV。U1N為為正常正常運(yùn)行時(shí)運(yùn)行時(shí)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(shí)的電壓。狀態(tài)時(shí)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(xiàn)線(xiàn)電壓。電壓。 二、額定容量二、額定容量 S SN Nv單位為單位為VA、kVA、MVA，SN為變壓器為變壓器額定運(yùn)行額定運(yùn)行時(shí)時(shí)的的視在視在功率。通常把變壓器一功率。通常把變壓器一、二次側(cè)繞組的額定容量設(shè)計(jì)為相同。、二次側(cè)繞組的額定容量設(shè)計(jì)為相同。 三、額定電流三、額定電流 I I1N1N/ /I I2N2Nv單位為單位為A、kA。是變壓器。是變壓器額定運(yùn)行額定運(yùn)行時(shí)所能承擔(dān)的電流，在三相變壓器中均時(shí)所能承擔(dān)的電流，在三相變壓器中均代表代表線(xiàn)線(xiàn)電流。電流。 單相的： 三相的：11221221 / / 3 3NNNNNNNNNNNNISUISUSSIIUU112211221122 3333NNNNNNNNNNNpNpNpNpSUIUIS