配电变压器的原理及结构

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1、3.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构思考学习内容知识要点n3.1.1 变压器的基本工作原理及分类n3.1.2 变压器的基本结构n3.1.3 变压器的型号与额定值3.1 3.1 变压器的基本工作原理和结构变压器的基本工作原理和结构3.1.1 变压器的基本工作原理和分类电能机械能电能？电动机变压器一、变压器的基本工作原理一、变压器的基本工作原理问题问题: : 为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯泡就会发光呢？变压器就是按照“动电生磁，动磁生电”的电磁感应原理制成的。一、一、变压器的基本工作原理变压器的基本工作原理灯泡将电能转换成了光能 工作原理工作原理1、当一次绕组接交流

2、电压后，就有励磁电流i1流过，该电流在铁心中可产生一个交变的主磁通2、在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2 e1=N1 d/dt e2=N2 d/dt3、若略去绕组电阻和漏抗压降，则以上两式之比为： U1/U2(-e1)/(-e2)=N1/N2 4、U1/U2(-e1)/(-e2)=N1/N2=k， k k定义为变压器的变比变比。 即：U1/U2=N1/N2U1/U2=N1/N2 =K=K 从此式可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了 变压器就是按照“动电生磁，动磁生电”的电磁感应原理制成的。变压器的变压器的外型外型和和器身器身图图二、变压器的分类二、变压器的分类电力变

3、压器的类别用途分配电变压器配电变压器升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器（一）电力变压（一）电力变压器器试验、仪用等变压器试验、仪用等变压器(二二) 特种变压器特种变压器电力变压器的类别用途分电炉、整流变压器电炉、整流变压器电力变压器类别-线圈数目分v双绕组变压器双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，一个为初级绕组，一个为次级绕组 v自耦变压器，自耦变压器，初级、次级绕组合为一个 v三绕组变压器三绕组变压器，三个绕组连接三种不同电压的线路v多绕组变压器，如分裂变压器分裂变压器电力变压器类别-冷却方式n油浸式变压器油浸式变压器铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中，可以加强绝缘和改善冷却散热

4、条件（大容量）n干式变压器干式变压器 能满足特殊要求，如安全（小容量变压器）n充气式变压器充气式变压器绝缘性能优于油浸式（大容量）SF6干式变压器干式变压器油浸式变压器油浸式变压器电力变压器类别-冷却方式强迫油循环电力变压器强迫油循环电力变压器电力变压器类别-相数单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器电力变压器类别-调压方式有载调压变压器有载调压变压器无载调压变压器无载调压变压器3.1.2 电力变压器的基本结构n铁芯铁芯n绕组绕组n油箱和冷却装置油箱和冷却装置n绝缘套管绝缘套管n保护装置保护装置图3.1.2 油浸式电力变压器一、铁芯变压器的磁路l电力变压器的铁心是由0.35mm0.35mm厚

5、的冷轧硅钢片叠成。减少涡流损耗，提高导磁系数。铁心柱铁轭图图3.1.3 变压器的铁芯平面变压器的铁芯平面铁芯结构心式、壳式心式心式 结构简单工艺简单应用广泛壳式壳式 结构复杂，用在小容量变压器和电炉变压器 图 3.1.4 铁芯结构示意图铁芯的交叠装配铁芯的交叠装配奇数层偶数层奇数层偶数层n变压器铁心叠法，偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁路和磁阻，使磁路便于流通 接逢处气隙小n可以避免涡流在钢片之间流通图 3.1.6 叠片式铁世交错的叠放方式变压器铁心柱横截面变压器铁心柱横截面 n小型变压器做成方形或者矩形 n大型变压器做成阶梯形 ，容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道(纵向或横向)。

6、近年来，出现一种渐开线形铁芯优点：节省硅钢片，便于机械化生产，节省工时油道图 3.1.7 铁芯柱截面二、绕组变压器的电路n变压器绕组一般为绝缘扁铜线扁铜线或绝缘圆铜线圆铜线在绕线模上绕制而成。n为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，绕组线圈作成圈形圈形。n按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为铁芯式铁芯式和铁壳式铁壳式两类 n基本型式根据高低压绕组在铁芯柱上排列方式不同可分为同芯式同芯式和交叠式交叠式 铁壳式变压器 n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 n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，绝缘也比较困难 n通常应用于电压很低而电流电

7、压很低而电流很大很大的特殊场合，例如，电电炉用变压器炉用变压器。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。 图3.1.8 壳式变压器的结构示意图 芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图n绕组绕组同芯同芯套装在变压器铁心柱上，低套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。绕组外层，以便于绝缘。 图图3.1.9 芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图 绕组的基本型式同心式 同芯式同芯式铁芯式变压器常用。高压绕组和低压绕组均做成圆筒形，然后同芯地

8、套在铁芯柱上 ，为便于绝缘，通常低压绕组通常低压绕组在里面在里面，高压绕组在外面高压绕组在外面 ，中间加绝缘纸筒绝缘三相心式变压器外观示意图高压低压 绕组的基本型式绕组的基本型式交叠式交叠式交叠式交叠式 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 图图3.1.9 交叠式绕组交叠式绕组三、油箱和冷却装置三、油箱和冷却装置n变压器油变压器油冷却、绝缘 绝缘绝缘：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间 散热散热：热量通过油箱壳散发，油箱有许多散热油管，以增大散热面积。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油箱机械支撑、冷却散热、变压器运

9、行时产生热量，使变压器油膨胀，储油柜中变压器油上升，温度低时下降。储油柜使变压器油与空气接触面较少， 减缓了变压器油的氧化过程及吸收空气中的水分的速度。呼吸呼吸保护作用当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。如果事故严重，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。平板式 小容量排管式 较大容量散热气式 大容量强迫油循环大容量气体继电器图3.1.20 冷却装置 油泵油泵为了加快散热，有的大型变压器采用内部 油泵强迫油循环 风扇风扇外部用变压器风扇吹风 自来水自来水冲淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。 四、绝

10、缘套管四、绝缘套管 n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端点联接，在外面的一端与外线路联接。n低压引比线一般用纯瓷套管，高压引线一般用充油或电容式套管n套管外形常做成伞形，电压越高、级电压越高、级数愈多数愈多。图图3.1.21绝缘套管绝缘套管五、保护装置五、保护装置n储油柜储油柜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空气水分的速度。从而减缓了油的变质。n气体继电器气体继电器故障时,热量会使变压器油汽化，触动气体继电器发出报警信号或切断电源n安全气道安全气道（防爆筒）（防爆筒）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

11、密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。n吸湿器吸湿器 （呼吸器）（呼吸器）内装硅胶（活性氧休铝），用以吸收进入储油柜中空气的水分n净油器净油器过滤油中杂质，改善变压器油的性能3.1.3 变压器的型号与额定值变压器的型号与额定值n型号型号可反映出变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容n例一：例一：SL7500/10 SL7500/10 低损耗三相油浸自冷双绕组铝线，额定容量500KVA，高压侧额定电压10KV级电力变压器n例二：例二：SFPL63000/110 SFPL63000/110 三相强迫油循环风冷双绕组铝线，额定容量63000KVA，高压侧额定电压110KV级电力变压器n此