电机与电气控制技术（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（高等教育出版社）

电机与电气控制技术 ——变压器部分 变压器 主要内容： 任务一 变压器认识 任务二 单相变压器的绕组极性及判定 任务三 其他变压器 任务四 变压器的维护及故障分析处理 任务一 变压器认识 任务描述：变压器是在电力系统和电子线路中应用广泛的电气设备。它可将一种交流电转变为另一种或几种频率相同而数值不同的交变电压。变压器的种类多种多样，但结构和工作原理相同，我们以三相油浸式电力变压器为例，来了解变压器的工作原理、结构、种类及用途。 任务分析：变压器的主要功能是电能变换，同时具有信号隔离的作用。电能变换就会有损失，就会发热；信号隔离就要使电路分开。我们在来了解变压器的工作原理、结构等。 任务一 变压器认识 方法与步骤： 一、变压器的结构 下面，我们以三相油浸式电力变压器为 例来了解变压器的结构。 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：铁 心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等。 三相油浸式电力变压器的外形如图1.1所示。 图1.1 三相油浸式电力变压器外形图 储油柜 高压套管 低压套管 冷却器 油箱 分接开关 的控制箱 任务一 变压器认识 任务一 变压器认识 1．铁心 （1）铁心的材料 为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般采用高磁导率的铁磁材料，即用0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成。变压器用的硅钢片其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆，这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。 （2）铁心形式 铁心是变压器的主磁路，电力变压器的铁心主要采用心式结构，如图1.2所示，三相变压器是将A、B、C三相的绕组分别放在三个铁心柱上，三个铁心柱由上、下两个铁轭连接起来，构成闭合磁路，绕组的布置方式是将低压绕组放在内侧，而把高压绕组放在外侧。 任务一 变压器认识 图1.2 心式变压器铁心和绕组布置 高压绕组 铁心柱 下铁轭 上铁轭 低压绕组 (a)三相 (b)单相 任务一 变压器认识 2．绕组 绕组是变压器的电路部分，它是铜或铝导线包绕绝缘纸以后绕制而成。按照线圈绕制的特点，分为圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式等结构。为了便于绝缘，低压绕组靠近铁心柱，高压绕组套在低压绕组外面，两个绕组之间留有油道。 3．油箱 变压器器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能，起两个作用：一是在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用；二是变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。 　　 油箱有许多散热油管，以增大散热面积。为了加快散热， 有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱等，这些都是变压器的冷却方式。 任务一 变压器认识 4．绝缘套管 　　变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管， 从而使高压引线和接地的油箱绝缘。绝缘套管是一根中心导电杆，外面有瓷套管绝缘。为了增加爬电距离，套管外形做成多级伞形。10～35kV套管一般采用充油结构， 电压越高，其外形尺寸越大。   5．其他附件 　　典型的油浸式电力变压器中还有储油柜（油枕）、吸湿器（呼吸器）、安全气道（防爆管）、继电保护装置、调压分接开关、 温度监控装置等附件 任务一 变压器认识 二．变压器的工作原理 变压器是利用电磁感应定律把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。其基本工作原理如图1.3所示，在铁心柱上绕制两个绝缘线圈。电源侧的线圈称为原边绕组或一次绕组，负载侧的线圈称为副边绕组或二次绕组。 任务一 变压器认识 图1.3 变压器的基本工作原理 电源侧 负载侧 任务一 变压器认识 当原边绕组接到交流电源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通。这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。原、副绕组的感应电势分别为 因为e1≈u1 ； e2≈u2 所以， （1-1） 其中K为变压器的变比，它等于原、副绕组的匝数比，也等于原边一相绕组的感应电势与副边一相绕组的感应电势之比。 由此可见，只要改变变压器的变比K，就能达到改变电压的目的。 任务一 变压器认识 三．变压器的种类 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