变压器的基础知识综述

1、变压器的基础知识变压器(Transformer) 为什么要使用变压器，变压器是用在哪里的？ 为什么电网分为很多电压等级？ 为什么使用交流电才能变压？ 为什么要变压？怎么变？ 变压的原理为何？主要用到的定律是什么？ 变压器的构造是什么？ 。目录变压器的历史1831年，法拉第感应定律dtdN 磁通量变化感应电动势法拉第 Faraday(17911867)史上最早的变压器法拉第环(第一个变压器)1831年8月29日，法拉第利用一个直径6寸的铁环，外面绕着二个铜线圈，其中一个线圈的一端接到伏特电池，另一个线圈则接到电流计。当电池一通电流，电流计上也马上出现短暂反方向的电流。这个著名的实验就是史上第一个

2、变压器。试验现象解释一二次绕组匝数不相等时，起到了改变电压的作用，这就是变压器交流电源一次绕组电感生磁二次绕组磁感生电电能照明灯电压照明灯电压-220伏伏机床上照明灯机床上照明灯-36伏伏半导体收音机电源电压不超过半导体收音机电源电压不超过10伏伏大型发电机交流电压大型发电机交流电压-几万几万伏伏远距离输电远距离输电-几十万几十万至至100万万伏伏变压器可以改变变压器可以改变交流交流电压电压变压器的作用变压器的作用变压器在电力系统中的作用变压器在电力系统中的作用：几种常见的变压器变压器的构造 U1U2 n1n2原线圈原线圈副线圈副线圈铁芯铁芯（1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）（绝

3、缘硅钢片叠合而成）（2）原线圈（初级线圈）：其匝数用）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表示表示（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示表示（4）输入电压：）输入电压：U1; 输出电压：输出电压：U2.变压器的工作原理互感现象 变压器通过闭合铁芯，利用互变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（感现象实现了电能（U1、I1）到）到磁场能（变化的磁场）再到电能磁场能（变化的磁场）再到电能（ U2、I2）转化。）转化。 U1U2n1n2原线圈原线圈副线圈副线圈铁芯铁芯闭合铁芯实现了电能闭合铁芯实现了电能-磁场能磁场能-电能的转换，由于原副线圈中电能的转换，由于原副线

4、圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型型-理想变压器理想变压器。即略去原、副线圈中的电阻和各种电磁能。即略去原、副线圈中的电阻和各种电磁能损失的变压器。下面我们定量分析理想变压器的变压规律。损失的变压器。下面我们定量分析理想变压器的变压规律。U1U2=n1n2理想变压器原副线圈的端电压之理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比比等于这两个线圈的匝数之比I1I2n1n2U1U2升压变压器：升压变压器：

5、n2 n1 U2U1降压变压器：降压变压器：n2 n1 U2 U1理想变压器的变压规律理想变压器的变流规律1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即: I1U1=I2U22.理想变压器原副线圈的电流跟它们理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比的匝数成反比变压器工作时，高压线圈匝变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。当用较粗的导线绕制。 这这也是判定高压线圈和低压线也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。圈的一种方法

6、。I1I2=n2n1变压器的类型试验变压器电力变压器1.按用途分：变压器的类型单相变压器三相变压器2.按相数分：变压器的类型干式变压器油浸式变压器3.按冷却方式分：充气式变压器变压器的类型4.按调压方式分：有载调压变压器无载调压变压器5.按绕组结构分：双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器变压器的主要技术参数1.相数和额定频率：电力变压器一般做成三相的，小型变压器有制成单相的，特大型变压器做成单相后组成三相变压器。我国电力变压器的额定频率为50HZ。2.额定容量：变压器在厂家铭牌规定的额定电压、额定电流时连续运行所能输送的容量。3.额定电压：变压器长时间运行所能承受的工作电压。4.额定电流：变压器

7、在额定容量下，允许长期通过的工作电流。5.空载损耗：变压器在二次开路、一次侧施加额定电压时，变压器铁芯所产生的有功损耗。6.负载损耗：将变压器的二次绕组短路，流经一次绕组的电流为额定电流时，变压器绕组所消耗的有功功率。7.阻抗电压：将变压器二次绕组短路，使一次绕组电压慢慢加大，党二次绕组的短路电流达到额定电流时，一次绕组所施加的电压与额定电压的比值百分数，就是阻抗电压。变压器的基本结构变压器的基本结构（外部）变压器的基本结构（内部）变压器的基本结构1.铁芯：电力变压器的铁芯结构普遍采用芯式铁芯。2.绕组：芯式变压器的绕组采用同心绕组。3.绝缘:变压器的绝缘分为内绝缘（是油箱内各部分的绝缘，包括

8、绝缘油以及浸在油里的绝缘纸）和外绝缘（是变压器油箱外套管部对地和彼此之间的绝缘）。4.分接开关：是用来改变线圈匝数以调整电压的装置。5.出线装置：为将变压器的绕组引出线从箱体中引到油箱外，必须采用绝缘套管将带电的引线与接地的油箱隔离，包括高低压套管。6.其他设备：包括油箱、油枕、吸湿器、保护装置等。外部结构内部结构 油浸式配变 干式变压器干式变压器 二者对比分析二者对比分析-体积小，占地少，运行安全可靠，维护简单；体积小，占地少，运行安全可靠，维护简单；-干式变压器避免了由于运行中发生故障导致的变压器干式变压器避免了由于运行中发生故障导致的变压器油发生火灾和爆炸的危险；油发生火灾和爆炸的危险；

9、多用于防火、防爆要求高的多用于防火、防爆要求高的场所，如商业中心。场所，如商业中心。-干式变压器的特点干式变压器的特点引线形式多采用瓷套管；引线形式多采用瓷套管；绝缘介质是变压器油；绝缘介质是变压器油；相同容量时油变体积大；相同容量时油变体积大；引线形式多采用硅橡胶管；引线形式多采用硅橡胶管；绝缘介质是空气、环氧树绝缘介质是空气、环氧树脂相同容量较油变体积小；脂相同容量较油变体积小；相同容量时，油浸式相同容量时，油浸式配变价格低，经济性配变价格低，经济性高高相同容量时，干式变相同容量时，干式变压器价格高压器价格高结构特点经济性油浸式配变干式变压器适用场所可应用于室外、也可用可应用于室外、也可用

10、于室内，例如，居民小于室内，例如，居民小区区用于室内，例如居民小用于室内，例如居民小区、商业中心等场所，区、商业中心等场所，特别是在防火、防爆要特别是在防火、防爆要求高的场所求高的场所疑惑通过观察变压器的结构，我们往往会有很多疑问，例如：1）我们发现变压器的线圈外侧是高压线圈，内侧是低压线圈，为什么不能反过来呢？2）我们观察到铁芯会用接地片接地，并且只有一点接地，为什么呢？疑惑3）观察变压器铭牌，变压器型号的含义是什么？例如图片中的型号：S11-400/10表示什么意思？为什么电力变压器的高压绕组都在低压绕组的外面？n高压绕组布置在低压绕组外面，主要是从绝缘方面考虑的，低压绕组靠近铁芯，这样对

11、变压器的低压绕组与铁芯之间的绝缘，从绝缘角度容易做到，结果使得变压器体积小，不但节省了绝缘材料，而且造价较低。另外变压器调节是靠改变高压绕组的匝数来实现，分接头放在高压侧，因高压侧额定电流小，分解开关的体积及接触器的引线和接头容易解决。因此，基于以上两点，电力变压器的高压绕组都布置在低压绕组的外面。答疑解惑为什么变压器的铁芯要接地，且只能一点接地？n 因为运行中变压器的铁芯和其他附件都处于绕组周围很强的电磁场内，如果不接地，必然由于电磁场的作用使铁芯和其他附件产生一定的悬浮电位，由于变压器铁芯和其它金属附件各自所处的位置不同，因而电位也不同，在外加电压的作用下，当两点间或某点对地电位差大于两者

12、间的绝缘耐压强度，即超过放电电压时，就会出现火花放电，使绝缘油分解或固体绝缘损坏，发生事故。因此为了避免变压器的放电，变压器铁芯一定要接地。n如变压器铁芯多点接地，则会通过接地点形成涡流通路，造成铁芯局部发热，这是不允许的，因此变压器铁芯只允许一点接地。事实上，硅钢片之间虽然涂有绝缘漆，但其绝缘电阻较小，只能隔断涡流而不能阻止高压感应电流，因而只要将一片硅钢片接地，就相当于整个铁芯都接地了。答疑解惑变压器型号的含义答疑解惑特殊使用环境代号（一般不特殊使用环境代号（一般不标；标；TH-TH-湿热；湿热；TA-TA-干热）干热）额定容量（额定容量（kVAkVA）设计序号设计序号调压方式（无励磁调压

13、不标；调压方式（无励磁调压不标；Z-Z-有载调压）有载调压）导线材质（铜线不标；导线材质（铜线不标；L-L-铝线）铝线）绕组数（双绕组不标；绕组数（双绕组不标；S-S-三绕三绕组；组；F-F-双分裂绕组）双分裂绕组）循环方式（自然循环不标；循环方式（自然循环不标；P-P-强迫循环）强迫循环）冷却方式（冷却方式（J-J-油浸自冷，亦可油浸自冷，亦可不标；不标；G-G-干式空气自冷；干式空气自冷；G-G-干干式浇注绝缘；式浇注绝缘；F-F-油浸风冷；油浸风冷；S-S-油浸水冷）油浸水冷）相数（相数（D-D-单相；单相；S-S-三相）三相）绕组绕组耦合耦合方式方式（一（一般不般不标；标；O-O-自自

14、耦）耦）高压绕组的额定电压等级（高压绕组的额定电压等级（kVkV）答疑解惑n S - 三“ 相n F - 风“ 冷n S - 三“ 线圈n Z - 有 载“ 调压n 7 - 7型 （变压器性能水平代号） n40000 - 变压器额定容量40000千伏安（KVA） n110 - 变压器高压侧额定电压110千伏（KV） 例：SFSZ7-40000/110的含义如下变压器的常见故障变压器的常见故障可分为 了解变压器的常见故障有哪些内部故障外部故障变压器的常见故障n内部故障是指变压器油箱里面发生的故障，大致可分为以下两类：1）在变压器各绕组上发生的相间短路、单相接地短路、匝间短路等电气故障，这类故障对变压器及电网可能造成较大的损伤和影响，可通过检测不平衡电压和电流来分析。2）由于导体之间电气连接接触不良或铁芯故障，在变压器油中可能产生