第七节 变压器的应用
目前使用较多的是铁心可以调节的磁分路动铁心式弧焊机，其外 形及电路图如图 1-36所示。它的焊接电流调节是靠改变二次绕组的接 法及活动铁心的位置来实现。
第七节 变压器的应用
2. 电压、电流关系
自耦变压器也是利电磁感应原理工作的，当一次绕组加交流电 压U1，二次绕组接负载后，其中的电压、电流也可用下式表示
K I 2 U1 N1 I1 U 2 N 2
式中K为变比 电流 I1及 I2在相位上反相，故流经公共绕组的电流 I大小为
I = I2- I1
叠片式铁心可构成心式或壳式变压器，通常有心 式囗形、心式斜囗形、壳式E形、壳式F形。卷制式
铁心构成的C型变压器用裁成一定宽度的冷轧硅钢带
卷制而成。其外形如图1-8所示。
第二节
二、绕组
单相变压器的基本结构3
变压器线圈通称绕组，是变压 器的电路部分，小变压器一般用具 有绝缘的漆包圆铜线绕成。接高压 电网的称高压绕组，接低压部分的 称低压绕组。小变压器的绕组一般 采用将高压绕组和低压绕组同心套 装在铁心柱上的同心式绕组。如图 1-11所示。
变压器是一种常用的电气设备，通过电磁感应作用 将一定数值的交流电压、转换成同频率的另一数值的交 流电压。主要用在电力系统中，在其他许多领域中也被 广泛使用。 变压器通常按用途来进行分类，可分电力变压器、 特种变压器、仪用互感器、控制变压器及其他用途变压 器等。
第一节 变压器的工作原理及分类2
图1-1是单相变压器变压器的工作原理图。该单相变压器由一个闭 合的铁心和套在其上的两个绕组构成。其中，与电源连接的绕组称为 一次绕组，也称原绕组，与负载连接的绕组称为二次绕组，也称副绕 组。我们在表示一次绕组电磁量的符号右下角加标号“1”，在表示二 次绕组电磁量的符号右下角加标号“2”，以便于区别。例如U1、E1、 I1 分别表示一次绕组的电压、感应电动势、电流；U2、E2、I2 分 别表示二次绕组的电压、感应电动势、电流。
变压器在不同的负载电流I2时，输 出的功率P2及铜损耗都在变化，因此变 压器的效率也是随负载电流变化而变 化的，其变化曲线称为变压器的效率 特性，如图1-21所示。由数学分析知 当变压器的铁损耗等于铜损耗时，变 压器的效率最高，目前用冷轧硅钢片 制作铁心的国产三相电力变压器当负 载为额定负载的 30%～40% 时效率最 高，运行最经济。
图1-1 变压器
工作原理示意图
第二节 单相变压器的基本结构1
一、铁心 铁心构成变压器变压器磁路系统及作为变压器支架。目前铁心用 0.30mm厚冷轧硅钢片制作。按铁心结构不同可分叠片式和卷制式两种，如 图1-8所示。

心式变压器 图1-8
壳式变压器 单相变压器结构
C型变压器
第二节 单相变压器的基本结构2
（4）阻抗电压
（5）三相变压器的联结组
第五节 变压器的空载试验和短路试验
变压器的损耗可分为铁损耗和铜损耗两种。
1.铁损耗PFe 铁损耗是指变压器铁心中的磁 滞损耗和涡流损耗。它决定于通过 铁心中的磁通大小，当一次绕组上 所加的电压基本不变时，则铁心中 2.铜损耗PCu 铜损耗是指电流在变压器一次、 二次绕组直流电阻上产生的损耗。 铜损耗的大小与负载电流的平方成 正比，即随负载电流的变化而变化， 故称铜损耗为可变损耗。
第三节 单相变压器的运行原理1
一、变压器的空载运行 将一次绕组的两个出线端与单相交流电源连接，绕组中便流过交 流电流，该电流在铁心中生成与电源频率相同的交变磁通最大值m ， 此交变磁通同时交链一次、二次绕组。根据电磁感应原理，一次、二 次绕组中将分别感应出交变电动势E1和E2 E1=4.44fN1m (1-1) E2=4.44fN2m (1-2)
U % U 2N U 2 100% U 2N
电压变化率反映供电质量的稳定性，变压器希望电压变化率越小 越好。常用三相电力变压器的电压变化率约为3 % ～5 % 。
第七节 变压器的应用
一、小功率电源变压器 小功率电源变压器是专门给某些小功率负载供电用的变压器，可按 工作频率来分类，也可按铁心结构来分类。 1.按工作频率分 (1)工频电源变压器 工作在50～60Hz频率下的电源变压器。 (2)中频电源变压器 工作在400～1000Hz频率下的电源变压器。 (3)高频电源变压器 工作在10～20kHz频率下的电源变压器。 2. 按铁心结构分 (1) E形及囗形变压器 (2) C形变压器 (3) R形变压器 (4) O形变压器
U1 I1 =
则
U 2I2
(1-9)
I1 U N 1 2 2 I2 U1 N1 K
可见变压器一次绕组及二次绕组中的电流与一次、二次绕组的匝数 成反比，即变压器也有变换电流的作用。
第四节 变压器的运行特性
三相电力变压器是用来改变三相交流电压的变压器，是
输电和配电系统中的重要电气设备，也是整个电力系统中容
三相油浸式电力变压器的结构（续6）
8. 变压器的型号
按照国家标准规定，变压器的型号由汉语拼音字母和几位数字组成，表明变 压器的系列和规格。例如变压器型号为S9-500/10，表示三相电力变压器，额定 容量为500kVA，高压边额定电压为10kV。 （1）额定容量SN 指变压器在额定工作时，二次绕组的视在功率。 （2）额定电压 U1N和U2N （3）额定电流I1N和I2N
量最大、最重要的电气设备。
一、三相油浸式电力变压器的结构 三相油浸式电力变压器主要由铁心、绕组、油箱、冷却 装置、保护装置等部件组成。其外形图如图1-13所示。
图1-13 三相油浸式电力变压器外形图
三相油浸式电力变压器的结构（续1）
１.铁心
铁心是三相电力变压器的磁路部分，它由0.23～0.30mm厚冷轧硅钢 片叠压或卷制而成。为了充分利用绕组内圆的空间，铁心柱截面通常采 用阶梯形，如图1-15所示。铁心的结构有叠片式铁心、卷制式铁心和非 晶合金铁心。后两种代表了当前的最新技术，节能效果明显，大有发展
前途。
三相油浸式电力变压器的结构（续2）
２．绕组
绕组是变压器的电路部分。绕组由包有绝缘材料的扁导
线或圆导线绕成，绕组作为电流的通路，产生磁通和感应电
动势。绕组的结构形式主要是同心式绕组。按绕制方法的不 同可分圆筒式、分段式、螺旋式、连续式。
三相油浸式电力变压器的结构（续3）
３．油箱和冷却装置
变压器的器身放置在灌有高绝缘强度、高燃点变压器油
由此可得
(1-3) (1-4)
U1 E1 N1 K U2 E2 N2
式中K称为变压器的变比。
第三节 单相变压器的运行原理 3
二、变压器的负载运行
变压器一次绕组接额定电压，二次绕组接负载的运行状态称负载运 行，如图1-6所示。二次绕组中有电流I2，一次绕组中电流变为I1，可近 似认为变压器输入功率与输出功率相等，即
第1章 变压器
内容提要
本章首先介绍变压器的基本工作原理和变压器的分类，
然后分析了变压器空载运行和负载运行时的电压、电流关
系以及单相变压器的结构。重点介绍和研究三相电力变压 器的结构特点、工作原理、运行特性及具体应用。此外， 还对一些其他用途变第一节 变压器的工作原理及分类1
第七节 变压器的应用
二、自耦变压器 1. 结构特点及用途 自耦变压器实际是一台单绕组变压器，二次绕组是一次绕组的一部分，其结构、 原理图如图1-29所示。自耦变压器的一次和二次绕组之间，不仅有磁路的耦合关系， 而且还有直接的电路联系。自耦变压器主要在实验室中用做调压设备，在交流电动 机起动时用做降压设备。
５.绝缘套管
绝缘套管装置在变压器油箱盖上面，以确保变压器的引出线与油箱绝缘。 ６. 分接开关
分接开关装置在变压器油箱盖上面，通过调节分接开关来改变一次绕组的匝
数，从而使二次绕组的输出电压可以调节，以避免二次绕组的输出电压因负载变 化而过分偏离额定值。 ７. 变压器的铭牌 变压器的油箱表面都镶嵌有铭牌，铭牌上标明了变压器的型号、额定数据及 其他一些数据。
式中N1及N2为一、二次绕组匝数，f 为交流电频率，m磁通最大值。
第三节 单相变压器的运行原理 2
如果单相变压器二次绕组的两个出线端不与负载连接称为变压器的
空载运行。 如果忽略变压器一次绕组的阻抗，则U1 = E1。
在空载时，由于二次绕组开路，故U2 = E2 ，因此有
U1 = E1=4.44fN1m U2 =E2=4.44fN2m
三、仪用互感器
仪用互感器是在测量高电压、大电流时使用的一种特殊变压器，仪 用互感器有电流互感器和电压互感器两种形式。
仪用互感器用于电力系统中，作为测量、控制、指示、继电保护等
电路的信号源。使用仪用互感器，可以使仪表、继电器等与高电压、大 电流的被测电路绝缘，可以使仪表、继电器等的规格比直接测量高电压、 大电流电路时所用的仪表、继电器规格小得多；可以使仪表、继电器的 规格统一，以便于制造且可减小备用容量。 使用仪用互感器的另一目的是保证测量人员的人身安全。
的油箱内。变压器油的作用是绝缘和散热。为了增加散热面
积，旧型号变压器采用在油箱外加焊扁形散热管，新型号变 压器釆用片式散热片为多。可参看图1-13外形图。
三相油浸式电力变压器的结构（续4）
４. 保护装置
（1）气体继电器（也称为瓦斯继电器）
（2）防爆管(安全气道)
三相油浸式电力变压器的结构（续5）
第七节 变压器的应用
四、交流电弧焊机 交流电弧焊机在生产实践中应用很广泛，其主要部件就是电焊变 压器。电焊变压器实际上是一台特殊的变压器，为了满足电焊工艺的 要求，电焊变压器应该具有以下特点： （1）具有60V～75V的空载起弧电压； （2）具有陡降的外特性； （3）工作电流稳定且可在一定范围内调节； （4）短路电流被限制在两倍额定电流以内。 要具备以上特点，电焊变压器必须比普通变压器具有更大的电抗 值，而且其电抗值可以调节。电焊变压器的一次、二次绕组通常分绕 在不同的两个铁心柱上，以便获得较大的电抗值。通常采用磁分路法 和串联可变电抗法来调节电抗值。