第三章_变压器的类别及结构

2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,1,第三章 变压器的类别及结构,3-1 变压器的主要类别,3-2 变压器的主要部件,3-3 变压器的额定值,第三章 变压器的类别及结构,3-1 变压器的主要类别,3-2 变压器的主要部件,3-3 变压器的额定值,本章基本要求：,一、了解变压器的基本结构、工作原理,二、熟练变压器的铭牌数据、额定值的定义和计算。,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,2,变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。,变电压：电力系统,变阻抗：电子线路中的阻抗匹配,变电流：电流互感器,变压器的主要功能有：,在能量传输过程中，当输送功率P =UI cos 及负载功率因数cos 一定时：,电能损耗小,节省金属材料（经济）,U I,P = I Rl,I S,变压器是利用电磁感应原理，将一种电压等级的交流电能变成频率相同的另一电压等级的交流电能。,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,3,电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,4,3-1 变压器的主要类别,一、变压器的工作原理,由两个(或两个以上)互相绝缘的线圈套在同一铁心上，他们之间只有磁的耦合没有电的直接联系；,另一个接负载的线圈称为副线圈（二次绕组、次级线圈），各物理量的下标均为2。,1. 结构原则,和旋转电机一样，变压器也是以磁场为媒介的。,2. 原、副边,在两个线圈中，接到交流电源的线圈称为原线圈（一次绕组、初级线圈）其电压电流及电势和匝数的下标均为1。,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,5,变压器的主要类别, u2 ,一次绕组,二次绕组,图示电路，当原方接到交流电源时,副方有了电势，如接有负载时便有电流流过，向负载供电，从而实现了能量传递。,感应电势为,而,3. 工作原理,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,6,变压器的主要类别,在这个过程中，原方和副方电势的频率都等于磁通的交变频率，亦即外施电压的频率，而原、副线圈感应电势之比等于原、副线圈匝数之比，只要改变原、副线圈的匝数，便可达到改变电压的目的。,二、主要种类,按用途分,仪用变压器,整流变压器,电力变压器 (输配电用),按相数分,三相变压器,单相变压器,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,7,变压器的主要类别,按每相绕组个数分,三绕组变压器,自耦变压器,双绕组变压器,按冷却方式分,干式,油浸式,按结构形式分,心式变压器,壳式变压器,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,8,3-2 变压器的基本结构,变压器的结构主要由铁心、线圈、油箱和绝缘套管等部件组成。,为了提高磁路的导磁系数和降低铁心的涡流损耗与磁滞损耗，铁心通常用厚度为0.35mm或0.5mm表面涂绝缘漆的硅钢片制成。,一、铁心,油箱起机械支撑、冷却散热和保护作用；,套管主要起绝缘作用。,铁心和绕组是变压器进行电磁感应的基本部分，称为器身。,铁心是变压器的磁路部分。,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,9,铁轭,铁心柱,铁心冲片的叠装,奇数层,偶数层,铁心分为铁心柱和铁轭两部分，铁心柱上套线圈，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。,变压器的基本结构,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,10,单相心式,三相心式,单相壳式,三相壳式,为了使线圈便于制造和在电磁力作用下受力均匀以及机械性能好，线圈一般做成圆形，这时为了利用圆柱形空间，铁心柱一般作为阶梯形的多边形。,变压器铁轭的截面有矩形的也有阶梯形的，为了减少变压器的空载电流和损耗，在心式铁心中铁轭面积一般比铁心柱截面大510%，也有作成相等的。,变压器的基本结构,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,11,铁 心,CD 型铁心,ED 型铁心,SD 型铁心,XCD 型铁心,变压器的基本结构,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,12,绕组是变压器的电路部分，一般有绝缘纸包的铜线或铝线绕制而成，为了节省铜，我国电力变压器大都用铝线。,二、绕组,接到低压电网的线圈称为低压线圈。,1. 高压、低压线圈,在变压器中接到高压电网的线圈称为高压线圈；,同心式线圈的排列特点是高、低压线圈同心的套在铁心柱上；,2. 同心式线圈,为了便于线圈和铁心的绝缘，通常低压线圈靠近铁心,变压器的基本结构,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,13,心式变压器,低压绕组,高压绕组,变压器的基本结构,(b) 单相心式变压器示意图,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,14,变压器的基本结构,铁轭,壳式变压器,单相壳式变压器,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,15,线 圈,变压器的基本结构,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,16,线 圈,变压器的基本结构,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,17,线 圈,变压器的基本结构,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,18,变压器的基本结构,变压器的引出线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管，以使带电的引出线和接地的油箱绝缘。,三、其他结构部件,1. 套管,绝缘套管一般是瓷质的，他的结构主要取决于电压等级；,1kV以下的变压器采用实心瓷套管，1035kV的采用空心充气式或充油式套管。110kV以上的变压器采用电容式套管，为了增加表面放电面积套管外形作成多级伞形，电压越高级数愈多。,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,19,变压器的基本结构,2. 油箱,油箱包括油箱体和油箱盖，对于比较大容量的变压器，油箱体的箱壁上焊有许多扁形套管，为的是较快的把变压器运行时铁心和线圈中产生的热量散发到周围去，有的油箱与散热器相连，散热效果更好。油箱也是安放变压器器身的地方。,变压器还有许多附件，如油枕、测温装置、气体继电器、安全气道、有载或无载分接开关、散热器等。,分接开关是用来调节高压绕组的匝数以调节变压器的输出电压。,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,20,变压器的基本结构,油浸式电力变压器,1信号式温度计 2吸湿器 3储油柜 4油位计 5安全气道 6气体继电器 7高压套管 8低压套管 9分接开关 10油箱 11铁心 12线圈 13放油阀门,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,21,变压器的基本结构,S9 型配电变压器（10 kV）,大型油浸电力变压器,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,22,变压器的基本结构,大型油浸电力变压器,干式变压器,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,23,C 型浇注立式变压器,C 型浇注卧式变压器,变压器的基本结构,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,24,3-3 变压器的额定值,10表示高压边额定电压为10kV。,一、型号,例 SL1000/10,SL是变压器的基本型号，表示是一台三相自冷矿物油浸双绕组铝线变压器，有关字母的含义可查国家标准。,S表示三相（D单相）；,L表示铝线绕组，,1000表示额定容量为1000kVA，,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,25,二、额定值, 三相变压器是指线电流。,1. 额定电压 U1N / U2N,变压器原边电压为电源电压； 其他绕组额定电压的定义：在额定分接下，原边加额定电压，副边的空载电压； 对三相变压器，额定电压指线电压。,即当 U1 = U1N 时, U20 = U2N,如铭牌上标注: 电压 10000 / 230 V, 三相变压器是指线电压。,2. 额定电流 I1N / I2N,指满载电流值，即长期工作所允许的最大电流。,变压器的额定值,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,26, 三相变压器：,3. 额定功率（额定容量）SN,4. 额定频率 fN,变压器的额定值,额定容量是变压器的额定输出视在功率，用VA或kVA表示。由于变压器效率高，通常把原、副方的额定容量设计的相等。, 单相变压器：,SN = U2N I2N = U1N I1N,一般： fN = 50Hz（工频）,2019年10月10日星期四,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,27,例：某三相变压器，YN,d 联结，容量SN = 500 kVA ,额定电压 U1N / U2N = 35/11 kV。求该变压器在额定状态下运行时，高、低压绕