第1章 变压器（课件）- 《电机与电气控制》同步教学（铁道出版社·2013）

第1章 变压器 学习目标： ◆ 了解变压器的结构和分类； ◆ 理解变压器的工作原理； ◆ 了解变压器的损耗和效率； ◆ 了解三相变压器的磁路结构及三相变压器并联运行的条件； ◆ 会判断三相变压器绕组极性及绕组的连接方式； ◆ 熟悉各种仪用互感器、自耦变压器、电焊变压器的工作原理。 第1章 变压器 变压器是一种静止的电动机，它是利用电磁感应原理将一种等级的交流电能转变成另一种同频率而不同等级的交流电能的电气设备，以实现电能在不同电压等级或电流等级之间的专递。 在电力系统和自动化控制系统中，变压器作为电能传递或信号传递的设备，被广泛地应用于国民经济的各个部门。变压器的主要作用是变换电压等级，以利于能量的传递。电压经升压变压器后，可以减少线路的损耗，提高供电的经济性，，达到远距离传输电能的目的，而降压变压器则能把高电压变为用户所需求的各级使用电压，满足用户需求。 1.1 变压器的结构和基本原理 1.1.1变压器的结构 １.变压器基本结构 （1）.铁芯 铁心是变压器的磁路， 由铁心柱和铁轭组成。为了提高磁路 的导磁性能，减少磁滞和涡流损耗， 铁心通常用高磁导率的厚度为0 .35mm或0. 5mm的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成 变压器的铁芯如图1--1所示，一般分为心式和壳式两大类，如图1-2心式变压器在两侧铁芯柱上安置线圈，壳式变压器在中间铁芯柱上安置线圈。 图1—1 变压器铁芯 （2）线圈 线圈又称绕组。如图1--3所示，绕组是变压器的电路，一般由用绝缘材料包扎的铜线或铝线绕成。按照绕组在铁心柱上的安排方式可分为同心式绕组和交叠式绕组。 图1-2心式结构和壳式结构 图1—3 变压器线圈 1.1.2 变压器的分类和铭牌 1、变压器可以按照用途、绕组数目、相数、冷却方式、调压方式分类。 变压器的分类 ① 电力变压器 ——在电力系统中使用的用于升高电压 或降低电压的变压器。 ② 特种变压器 ——根据冶金、矿山、化工、交通等 部门的具体要求而设计制造的专 用变压器。 按用途分： 仪用变压器 ——电压、电流互感器，旋转变压器。 按相数分： ① 单相变压器 ② 三相变压器 按绕组分： ① 双绕组变压器 ② 三绕组变压器 ③ 多绕组变压器 变压器的分类 按冷却条件分： ①油浸式变压器 ——变压器的铁心和绕组浸在变压器油中。 ② 空冷式变压器 ——铁心和绕组通过空气进行冷却。 按铁心结构分： ① 心式变压器 ② 壳式变压器 电源变压器 电力变压器 环形变压器 接触调压器 控制变压器 三相干式变压器 变压器 2、变压器铭牌 每台设备上都装有铭牌，以表明该设备的额定数据和使用条件。它是制造厂按照国家标准在设计及试验该类设备时必须保证的额定运行情况，如图1-4所示 。 三相电力变压器铭牌 产品型号 S7-630/10 标准号   额定容量 630kVA 使用条件 户外式 额定电压 10000/3150V 冷却条件 ONAN 额定电流 36.37/115.47 A 短路电压 4.5% 额定频率 50Hz 器身吊重 1280kg 相数 3相 油重 545kg 连接组别 Y,d11 总重 2385kg 制造厂   生产日期 2002/6/1 （1）产品型号 产品型号包括结构性能特点的基本代号、额定容量和高压绕组的额定电压。目前我国生产的电力变压器主要系列有S7、S8、S9、S11、SL7、SC、SCL等。 （2）额定容量 在额定使用条件下变压器输出视在功率的保证值。既变压器二次绕组的额定电压U2N与额定电流I2N的乘积。单位为V·A或kV·A。 （3）额定电压 变压器在额定运行情况下，根据变压器绝缘等级和允许的发热条件所规定的电压值，称为一次绕组额定电压U1N。在一次绕组加上额定电压后，二次绕组空载的电压值，称为二次绕组额定电压U2N。单位为V或kV。 （4）额定电流 是根据允许发热条件而规定的满载电流值。单位为A。 此外，变压器的铭牌上一般还会标注效率、温升、重量、绝缘等级等 1.1.3 变压器的基本工作原理 当变压器原绕组通以交流电流时，在铁心中产生交变磁通，根据电磁感应原理，原、副绕组都产生感应电动势，副绕组的感应电动势相当于新的电源，这就是变压器的基本工作原理。如图1－5所示。 由于变压器是在交流电压上工作的，因此通过变压器的电压、电流、磁通及电动势的大小和方向都随时间在不断的变化。为了能正确表达它们之间的相位关系，必须规定它们的参考方向。 参考方向原则上可以任意规定，但为了统一起见，习惯上都按照“电工惯例”来规定参考方向： （1