变压器的结构和工作原理

关于变压器的结构和工作原理第1页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。第2页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

1.1变压器的基本结构和分类一、变压器的基本结构：

电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等，其中铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身。图1-2是油浸式电力变压器的结构图。第3页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

我们来看一个简化图:第4页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

1、铁心和绕组：变压器中最主要的部件，他们构成了变压器的器身。

1）铁心：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成。铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料——硅钢片叠成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为0.35～0.5mm，两面涂以厚0.02～0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。第5页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

铁心型式：变压器铁心的结构有心式、壳式和渐开线式等形式。壳式结构的特点是铁心包围绕组的顶面、底面和侧面，如图所示。心式结构的特点是铁心柱被绕组包围，如图所示。壳式结构的机械强度较好，但制造复杂，第6页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三第7页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

心式结构比较简单，绕组的装配及绝缘比较容易，电力变压器的铁心主要采用心式结构。铁心叠装：变压器的铁心一般是由剪成一定形状的硅钢片叠装而成。为了减小接缝间隙以减小激磁电流，一般采用交错式叠法，使相邻层的接缝错开。铁心截面:铁心柱的截面一般作成阶梯形，以充分利用绕组内圆空间。容量较大的变压器，铁心中常设有油道，以改善铁心内部的散热条件，如图所示。第8页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三2）绕组：绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。

一次绕组（原绕组）：输入电能二次绕组（副绕组）：输出电能他们通常套装在同一个心柱上，一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。其中，两个绕组中，电压较高的我们称为高压绕组，相应的电压较低的称为低压绕组。从高、低压绕组的相对位置来看，变压器的绕组又可分为同心式、交迭式。由于同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。第9页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

2、其他部件：除器身外，典型的油锓电力变压器中还有油箱、变压器油、绝缘套管及继电保护装置等部件。二、变压器的分类：

变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等不同来进行分类。1、按用途分类，可分为电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）、仪用互感器（电压互感器和电流互感器）、特种变压器（如调压变压器、试验变压器、电炉变压器、整流变压器、电焊变压器等）。第10页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

2、按绕组数目分类:可分为双绕组变压器,三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。

3、按铁心结构分类，有心式变压器和壳式变压器。

4、按相数分类，有单相变压器、三相变压器和多相变压器。

5、按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变压器（包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器、充气式变压器。

第11页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

6、电力变压器按容量大小通常分为小型变压器（容量为10～630kVA）、中型变压器（容量为800～6300kVA）、大型变压器（容量为8000～63000kVA）和特大型变压器（容量在90000kVA及以上）。三、额定值：额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。额定值通常标注在变压器的铭牌上。变压器的额定值主要有：第12页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三1、额定容量SN

额定容量是指额定运行时的视在功率。以VA、kVA或MVA表示。由于变压器的效率很高，通常一、二次侧的额定容量设计成相等。

2、额定电压U2N和U2N

正常运行时规定加在一次侧的端电压称为变压器一次侧的额定电压U2N。二次侧的额定电压U2N

是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的空载电压。额定电压以V或kV表示。对三相变压器，额定电压是指线电压。

3、额定电流I2N和I2N第13页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

根据额定容量和额定电压计算出的线电流，称为额定电流，以A表示。对单相变压器对三相变压器4、额定频率fN

除额定值外，变压器的相数、绕组连接方式及联结组别、短路电压、运行方式和冷却方式等均标注在铭牌上。额定状态是电机的理想工作状态，具有优良的性能，可长期工作。

第14页，