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变压器的结构
铁心
+
i1
Φ
u1
一– 次 N1
绕组
i2
+
u2 Z
– N2 二次
绕组
变压器结构示意图
一次绕组 绕组： 二次绕组
变压器的电路
由高导磁硅钢片叠成
铁 厚0.35mm 或 0.5mm 心 变压器的磁路
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变压器的结构
铁心和绕组是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。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。
P = I²r 电能损耗小
U I
I S 节省金属材料（经济）
所以远距离输电采用高电压是最为经济的。
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•发电机的输出电压一般有3.15kV、6.3kV、10.5 kV、 15.75 kV、18 kV、20 kV等几种，因此必须用升压变压器将电压升 高才能实现远距离经济输送。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。目前，我国交流输电的电压 最高已达750kV。
电力变压器
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一、变压器概述
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。它是一种静止的电气设备，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。
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：
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(2)涡流损耗（Pe）
涡流：交变磁通在铁心内产生
感应电动势和电流，称为涡流。涡
流在垂直于磁通的平面内环流。
涡流损耗: 由涡流所产生的功率损耗。 涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。
减少涡流损耗措施：
提高铁心的电阻率（通常由于 硅钢片）。铁心用彼此绝缘的钢片 叠成，把涡流限制在较小的截面内。
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对二次侧，根据KVL：
E 2
R2 R2
II22
EjXσ22I2U2U 2
式中 R2 为二次绕组的电阻;
i1
u+– 1e+–σe+–11
XU2=2 为L二2次为绕二组次的绕端组电的压感。抗；N1
i2 +–ee+–22u+–2 N2
变压器空载时: I2 0 , U2 U20 E2 4.44 f m N2
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• 三、油箱及其他附件 • 1.油箱
变压器油的作用：加强变压器内部绝缘强度和 散热作用。 • 要求：用质量好的钢板焊接而成，能承受一定压 力。 • 形式：大型变压器油箱均采用了钟罩式结构；小 型变压器采用吊器身式。 • 2.储油柜
作用：减少油与外界空气的接触面积，减小变 压器受潮和氧化的概率。 • 在大型电力变压器的储油柜内还安放一个特殊的 空气胶囊，它通过呼吸器与外界相通，空气胶囊 阻止了储油柜中变压器油与外界空气接触。
流与漏磁
元件，所 章目录 上一页 下一页 返回 退出
(2) 带负载运行情况
i1
一次侧接交流电源， +
二次侧接负载。 u1
–
e+–σe11+–
2 1
N1
i2
+–e2e+–2u+–2 Z N2
u1 i1 ( i1N1)
1
dΦ 有载时，铁心中
e1 N1 dt
主磁通是由一
次、二次绕组磁
dΦ e2 N 2 dt
II11
E σ1 j X1
I1
E 1E 1
I1 R1
+ ––
U1
E1 E1
– ++
式中 R1 为一次侧绕组的电阻;
X1=L1 为一次侧绕组的感抗(漏磁感抗，由漏
磁产生)。
由于电阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)较小,其两端 的电压也较小,与主磁电动势 E1比较可忽略不计，
则 U1 E1 U1 E1 4.44 f m N1
的功率损耗称铁损，用PFe 表示。 铁损由磁滞和涡流产生。
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（1）磁滞损耗（Ph） 磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化H（磁场强度）的性质。 由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗(Ph ) 。
磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。 减少磁滞损耗的措施： 变压器和电机中选用硅钢等材料制作铁心，降低磁滞 损耗。
按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压器和干 式变压器等；
按容量大小分类：小型变压器、中型变压器、大型 变压器和特大型变压器。
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三、变压器的工作原理
1、变压器的原理模型 接交流电源的绕组称为原绕
组或称一次绕组，该侧是通入交流电流侧，即吸收电能侧， 输入电能侧,也称一次侧。接负载的绕组称为副绕组或称二次 绕组，该侧是接负载侧，即输出电能侧，也称二次侧。
+
u–1
–i1
e1
+
抗压降均可忽略，故有
Φ
N1 N2
i2
++
e2 u2 |Z|
––
U1 E1 4 .44 f m N1
当U1、 f 不变，则 m 基本不变，近于常数。
即：铁心中主磁通的最大值m在变压器空载和
有载时基本是恒定的。
空载：i0 N1 m 有载：i1 N1 i2 N2 m
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• 一般情况下，由于 N2 N1 ，所以e2 e1 ，如果 忽略一、二次绕组本身的阻抗压降这个次要因素
时，e1
u1 ，e2ຫໍສະໝຸດ u。则2u2
u1
。这就实现了改变电
压等级的目的。若二次绕组接上负载，就有电流
流过，变压器就向负载输出电能，从而实现了不
同电压等级的电能传递。
• 由分析显而易见，变压器能够改变电压等级的条 件是：（1）由铁芯闭合同时交链于一、二次绕组 的磁通必须交变；（2）一、二次绕组的匝数应不 相等。
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四、变压器的结构
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图9-3 油浸式电力变压器结构图 1-绕组；2-铁芯；3-油箱；4-分接开关；5-低压套管； 6-高压套管；7-气体继电器；8-安全气道；9-油位计； 10-储油柜；11-呼吸器；12-铭牌；13-信号式温度计； 14-放油阀门
发电厂 10.5kV
输电线 220kV
变电站 10kV
升压
降压
降压
…
实验室
380 / 220V
降压
仪器 36V
降压
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二、变压器的分类
变压器的种类很多，可按其用途、相数、结构、 调压方式、冷却方式等不同来进行分类。
按用途分类：电力变压器（升压、降压）、仪用变 压器（电压互感器、电流互感器）、整流变压器； 按相数分类：单相变压器和三相变压器； 按线圈数分类：双绕组变压器、三绕组变压器和自 耦变压器； 按铁心结构分类：心式变压器和壳式变压器； 按调压方式分类：无载调压变压器、有载调压变压 器；
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• 5.绝缘套管 (分为高压绝缘套管和低压绝缘套管)
• 作用：使绕组引出线与油箱绝缘。 • 绝缘套管一般是陶瓷的，其结构取决于电压等级。
1kV以下采用实心磁套管，10～35kV采用空心充 气或充油式套管，110kV及以上采用电容式套管。 为了增大外表面放电距离，套管外形做成多级伞 形裙边。电压等级越高，级数越多。
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• 为了绝缘布置方便，通常低压绕组装得靠近 铁芯，高压绕组则套在低压绕组的外面，低 压绕组与高压绕组之间，以及低压绕组与铁 芯之间都留有一定的绝缘间隙和散热油道， 并用绝缘纸筒隔开，使绕组有效地散热。
• 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。
1
N1
i2 0
++
e2 u20
–– N2
u1
漏磁通主 要经过空 气或其他 非导磁性 物质而闭 合。
磁动势
i0 ( i0N1)
dΦ e1 N1 dt
dΦ
1
eσ1
Lσ1
di0 dt
e2 N2
由于漏磁
dt
通不经过 铁心线圈
铁心，所 是一个非
以励磁电 线性电感
空载时， 铁心中主
磁通是由
一次绕组 磁通势产 生的。
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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 它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。
绕组
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其感应电动势大小可分别表示为：