第三章-电力变压器工作原理

1、第第3 3章章 电力变压器电力变压器教学要求(1) 了解变压器的用途、分类(2) 了解变压器的主要结构(3) 掌握变压器的基本工作原理(4) 掌握变压器的额定参数在输电过程中，电压必须进行调整。在输电过程中，电压必须进行调整。用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 在在需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需

2、改变电压，以适应各种不同电压的需要。变压器分类：变压器分类：街头变压器街头变压器各式变压器各式变压器可拆式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器变电站的大型变压器按相数分：单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器按铁心形式分：按铁心形式分：干式变压器干式变压器油浸式变压器油浸式变压器按冷却介质分:强迫油循环电力变压器强迫油循环电力变压器 构造：构造：（1 1）铁芯）铁芯（2 2）绕组）绕组（3 3）冷却装置及其他附件）冷却装置及其他附件 为了减少铁芯的磁滞和涡流损为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，铁芯用厚度为耗，铁芯用厚度为0.30.5mm的的硅钢片硅钢片冲剪成几种不同尺寸，并在冲剪成几种不同尺寸，

3、并在表面涂厚为表面涂厚为0.010.13mm的绝缘的绝缘漆，烘干后按一定规则叠装而成。漆，烘干后按一定规则叠装而成。 由于硅钢片比普通钢的电阻串由于硅钢片比普通钢的电阻串大，因此利用硅钢片制成的铁芯可大，因此利用硅钢片制成的铁芯可以进一步减小涡流损耗。以进一步减小涡流损耗。 电路的组成部分，用纸包、纱电路的组成部分，用纸包、纱包或漆包的绝缘扁线或圆线绕成包或漆包的绝缘扁线或圆线绕成 。感应电势、通过电流、实现机电能感应电势、通过电流、实现机电能量转换。量转换。 不同容量、不同电压等级的电不同容量、不同电压等级的电力变压器，绕组形式也不一样。一力变压器，绕组形式也不一样。一般电力变压器中常采用同

4、芯式和交般电力变压器中常采用同芯式和交叠式两种结构形式。叠式两种结构形式。 同芯式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁同芯式绕组是把高压绕组与低压绕组套在同一个铁芯上，一般是将低压绕组放在里边，高压绕组套在外边，芯上，一般是将低压绕组放在里边，高压绕组套在外边，以便绝缘处理。但大容量输出电流很大的电力变压器，以便绝缘处理。但大容量输出电流很大的电力变压器，低压绕组引出线的工艺复杂，往往把低压绕组放在高压低压绕组引出线的工艺复杂，往往把低压绕组放在高压绕组的外面。绕组的外面。同芯式绕组同芯式绕组优点：结构简单、绕制方便优点：结构简单、绕制方便 在同一铁芯上，高压绕组、低压绕组交替排列、间在同一

5、铁芯上，高压绕组、低压绕组交替排列、间隙聚焦多、绝缘较复杂、包扎工作量较大。隙聚焦多、绝缘较复杂、包扎工作量较大。交叠式绕组交叠式绕组优点：力学性能较好，引出线的布置和焊接比较方便、优点：力学性能较好，引出线的布置和焊接比较方便、漏电抗较小，一般用于电压为漏电抗较小，一般用于电压为35KV及以下的电炉变压及以下的电炉变压器中。器中。：铁心和绕组组成变压器的器身，：铁心和绕组组成变压器的器身，器身放置在装有变压器油的油箱内，在油浸变压器身放置在装有变压器油的油箱内，在油浸变压器中，变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。器中，变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。 型号表示一台变压器的结构、额定容量、

6、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。 指在额定状态下变压器的视在功率额定容量以伏安(VA)、千伏安(KVA)或兆伏安(MVA)为单位。对三相变压器，额定容量指三相的总容量。 以伏（V）或千伏（kV）为单位。对三相变压器，额定电压指线电压。 以安（A）或千安（kA）为单位。对三相变压器，额定电压指线电流。 以赫兹（Hz）为单位。我国额定工频为50Hz。 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能电能 磁场能磁场

7、能 电能电能转化转化(U1、I1) (变化的磁场变化的磁场) ( U2、I2)思考：思考：若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?原、副线圈中产生的感应电原、副线圈中产生的感应电动势分别是：动势分别是：E E1 1=-n=-n1 1/ / t tE E2 2=-n=-n2 2/ / t t若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2121nnEE2121nnUU 1、n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器2、 n2 n1 U2 U1降压变压器降压变压器2121nnUU 实验和理论分析都表明：理想变

8、压器原、副线圈实验和理论分析都表明：理想变压器原、副线圈的的电压电压跟它们的跟它们的匝数匝数成成正比。正比。理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率即即: : 121221nnUUII理想变压器原、副线圈的理想变压器原、副线圈的电流电流跟它们的跟它们的匝数匝数成成反比反比1、自耦变压器 2、仪用互感器 3、电焊变压器 1 1、演变过程、演变过程：把普通双绕组变压器的高压绕组和低压：把普通双绕组变压器的高压绕组和低压 绕组串联连接，便构成一台自耦变绕组串联连接，便构成一台自耦变压器。压器。121(1)IIIIk1 122E IE I1 12 21 00WIWIWI111222

9、0WEUkWEU21IIk 1k 0I 不仅省了一个低压绕组，而不仅省了一个低压绕组，而且还保留的一个绕组之且还保留的一个绕组之 匝数部匝数部分通过的电流值小。用料减少，分通过的电流值小。用料减少，铜损耗减小，重量减轻，体积缩铜损耗减小，重量减轻，体积缩小。小。2 2、原理分析、原理分析总容量总容量（1 1）优点：）优点： 当额定容量相同时，自耦变压器与双绕组变压器相比，当额定容量相同时，自耦变压器与双绕组变压器相比，其单位量所消耗的材料少、变压器的体积小、造价低，其单位量所消耗的材料少、变压器的体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。（2 2）缺点：）

10、缺点： 由于自耦变压器原、副边绕组之间有直接电的联系，由于自耦变压器原、副边绕组之间有直接电的联系，高压边的高电位会传导到低压边，因此低压边须用与高高压边的高电位会传导到低压边，因此低压边须用与高压边同样等级的绝缘和过压安全保护装置。三相自耦变压边同样等级的绝缘和过压安全保护装置。三相自耦变压器中性点必须可靠接地。否则当出现单相短路故障时，压器中性点必须可靠接地。否则当出现单相短路故障时，另外两相的低压边会引起过电压，危及用电设备。另外两相的低压边会引起过电压，危及用电设备。 限制了自耦变压器的使用范围。限制了自耦变压器的使用范围。 电压互感器和电流互感器又称仪用互感器，是电力系电压互感器和电

11、流互感器又称仪用互感器，是电力系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同。使用互统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同。使用互感器的目的是：感器的目的是：(1)(1)与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压、大电与小量程的标准化电压表和电流表配合测量高电压、大电流；流；(2)(2)使测量回路与被测回路隔离，以保障工作使测量回路与被测回路隔离，以保障工作 人员和测试设备人员和测试设备的安全；的安全；(3)(3)为各类继电保护和控制系统提供控制信号。为各类继电保护和控制系统提供控制信号。忽略电阻漏抗时忽略电阻漏抗时测量误差包括：数值误差测量误差包括：数值误差 相相位误差位误差准确

12、级别：准确级别：0.10.1、0.20.2、0.50.5、1 1、3 31122EUkEU(1) 次级不能短路，次级不能短路，否则会产生很大的短路电流，否则会产生很大的短路电流， 烧坏电压互感器。烧坏电压互感器。(2) 初、次级安装熔断器。初、次级安装熔断器。(3) 注意安全，铁心和次级绕组可靠接地。注意安全，铁心和次级绕组可靠接地。忽略励磁电流时：忽略励磁电流时：测量误差包括：数值误差测量误差包括：数值误差 相位误差相位误差准确级别：准确级别：0.10.1、0.20.2、0.50.5、1 1、3 3、101021121IINNK 次级不能开路，次级不能开路，否则在次级端会产生很大的电压否则在次级端会产生很大的电压 造成危险造成危险。 次级安装保护开关，不测量时次级闭路。次级安装保护开关，不测量时次级闭路。 注意安全，铁心和次级绕组可靠接地。注意安全，铁心和次级绕组可靠接地。 外加电抗器式电焊变压器是在一台降压变压器外加电抗器式电焊变压器是在一台降压变压器的二次侧输出端再串接一台可调电抗器组合而成，的二次侧输出端再串接一台可调电抗器组合而成，如图所示。如图所示。为了调节二次侧空