文档介绍：变压器原理结构
第一章变压器的工作原理和基本结构
变压器是一种静止的电机。它利用电磁感应原理,把一种等级的交流电压、电流转换成同频率的另一种等级的电压、电流,以供生产、生活使用。
变压器是电力系统的重要设备,在国民经济其他部门也获得了广泛的应用。本篇主要研究一般用途的电力变压器。首先简要地介绍变压器的工作原理和结构,然后着重分析变压器的运行原理、三相变压器的连接组别和变压器的并联运行等,最后对三绕组变压器、自耦变压器和分裂变压器作简要的介绍。
本章主要介绍电力变压器主要结构部件的名称及作用;变压器分类情况;变压器的基本原理和铭牌数据的意义。
第一节变压器的工作原理及分类
一、工作原理
变压器是利用电磁感应原理工作的。如图1-1所示,以单相变压器为例,变压器的主要部件是一个闭合铁芯和套在铁芯上的两个绕组。这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘,两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系。其中绕组1接交流电源,称为原绕组、一次绕组或一次侧,它是电能的输入侧;绕组2接负载,称为副绕组、二次绕组或二次侧,它是电能的输
出侧。
当一次侧接到交流电源时,绕组中便有交流电流i1流过,并在铁芯中产生与外加电压频
?,该磁动势产生沿铁芯闭合的交变主磁通?。这个交变磁通同时交链着率相同的磁动势F
一、二次侧。根据电磁感应定律,交变磁通?分别在一、二次侧中感应出同频率的电动势e1和e2。
e1??N1
e2??N2
式中 N1——一次侧绕组匝数;
N2——二次侧绕组匝数。 d? dtd? (1—1) dt
由于感应电动势的大小与绕组的匝数成正比,因此,改变一、二次侧的匝数即可改变二次侧的电压大小,这就是变压器的变压原理。二次侧有了电动势,便可以向负载输出电能,实现了不同电压等级电能的传递。
二、变压器的分类
变压器有不同的使用条件、安装场所,有不同电压等级和容量级别,有不同的结构形式和冷却方式,所以应按不同原则进行分类。
(1)按相数分:①单相变压器;②三相变压器;③多相变压器。
(2)按冷却方式分:①干式(自冷)变压器;②油浸自冷变压器;③油浸水冷或风冷变压器;④气体(SF6)冷却变压器。
(3)按绕组结构分:①单绕组变压器;②双绕组变压器;③三绕组变压器;④多绕组变压器。
(4)按铁芯结构分:①芯式铁芯变压器;②壳式铁芯变压器;③C型、T型及环形铁芯变压器。
(5)按防潮方式分:①开启式变压器;②密封式变压器;③全密封式变压器。
(6)按用途分:①电力变压器;②电炉变压器;③整流变压器;④调压变压器;⑤各种小型电源变压器;⑥各种特殊用途变压器,如试验变压器、焊接变压器等。
(7)按调压方式分: 无载调压变压器和有载调压变压器两类。
(8)按中性点绝缘分:全绝缘变压器和半绝缘变压器两类。
第二节电力变压器的基本结构
变压器种类繁多,结构又各有特点,但基本结构是相通的。其中油浸式变压器在电力系统使用最为广泛,其基本结构可分成以下几个部分:
(1)器身。主要指铁芯和绕组,另外包括绕组绝缘、引线、分接开关等;
(2)油箱。包括油箱本体(箱盖、箱壁、箱底)和附件(放油阀门、小车、接地螺栓、铭牌等);
(3)保护装置。包括储油柜(油枕)、油表、防爆管(又称安全气道)或压力释放阀、呼吸器(又称吸湿器)、净油器、测温元件、气体继电器等;
(4)冷却装置。散热器等;
(5)出线装置。高压套管、低压套管等。
图1-2是油浸式电力变压器结构示意图,下面对其主要部件逐一介绍。
一、铁芯
铁芯是变压器的主磁路,又是它的机械骨架。铁芯由铁芯柱和铁轭两部分构成。铁芯柱上套绕组,铁轭将铁芯柱连接起来形成闭合磁路。
由于变压器铁芯中的磁通为一交变磁通,
为了减小涡流损耗,变压器的铁芯用硅钢片
(带)经剪切成为一定尺寸的铁芯片,按一定
叠压系数叠压而成。
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漆膜。硅钢片有热轧和冷轧两种。冷轧硅钢片
图1-3变压器的铁芯平面(a)单相变压器;(b)三相变压器
又分为有取向和无取向两类,通常变压器铁芯
采用有取向的冷轧硅钢片。这种硅钢片沿辗轧方向有较高的导磁性能和较小的损耗。
变压器的铁芯平面如图1-3所示,图1-3(a)为单相变压器,图1-3(b)为三相变压
器。铁芯结构可分为两部分,C为套线圈的部分,称为铁芯柱。Y为用以闭合磁路部分,称为铁轭。单相变压器有两个铁芯柱,三相变压器有三个铁芯柱。
按照绕组在铁芯中的布置方式,变压器又分为
芯式和壳式两种。本节内容主要针对芯式变压器分
析。
组成铁芯的硅钢片应先裁成所需要的