专题一 变压器的结构及其分类（一）（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题一 变压器的结构及其分类（一）（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.要求识记硅钢片等常用材料，更注重理解材料特性与变压器工作性能的关联，明确为何这类材料成为铁心的首选。

2.针对铁心叠片形式，考纲强调理解交错叠装等形式的核心目的 —— 减少涡流损耗，需结合电磁感应原理简单分析叠片绝缘处理的作用。

3.要求深入理解同心式绕组和交叠式绕组的结构细节，如同心式绕组中高低压绕组的同心排列方式、交叠式绕组中高低压绕组的交替堆叠特点。

4.要求认识到两者作为变压器核心部件的协同作用。需理解不同铁心结构与绕组类型的搭配对变压器整体性能的影响。

二、知识点梳理

一、变压器的结构

变压器的主要组成部分是铁心和绕组,它们组装在一起称为变压器的器身。为了改善散热条件,大、中容量的电力变压器的铁心和绕组固定在浸入盛满变压器油的封闭油箱中,各绕组对外线路的连接由绝缘套管引出。为了使变压器安全可靠地运行,还设有储油柜、安全气道、气体继电器等附件图1-1所示为油浸自冷式三相电力变压器的外形及器身组成。

1.铁心

(1)铁心材料 铁心是变压器磁路的主体,铁心分为铁心柱和铁轭两部分。铁心柱上套装绕组，铁轭的作用是使磁路闭合。铁心的作用是建立较大的磁通量。绕组通电后产生的磁通,绝大部分是着磁导率大的导磁体(铁心)内流通的。

硅钢片是软磁材料中应用最为广泛的一种,它是用电工硅钢轧制而成。

这类材料在较低的外磁场作用下，就能产生较高的磁感应强度,并且随着外磁场的增大,磁感应强度会很快达到饱和;当外磁场去掉后,材料的磁性又能基本消失,剩磁很小。

由于硅的加人,使硅钢片的电阻率提高,涡流损耗降低,而且老化现象减小。如硅含量(质量分数)在 3%~4%时,120 ℃保温 120 h(小时),磁性几乎不变。

然而,硅的加入使硅钢片硬度提高,伸长率和韧性下降,使硅钢的加工变得困难。

电气工程所用硅钢片也称电工硅钢片,用D表示,按其轧制方法和轧后硅钢片的品粒取向。

可将硅钢片分为三类:热轧硅钢片,代号为DR;冷轧无取向硅钢片,代号为 DW;冷轧有取向硅钢片,代号为 DQ。因此,使用冷轧有取向硅钢片时,磁感线的方向必须和轧制方向吻合。

电工硅钢片的品种性能代号 D△ ※ ※ ※ - □□ 的意义如下:

D 表示电工硅钢片;

△表示硅钢片轧制工艺的字母代号,即R——热轧,W——冷轧无取向,Q——冷轧有取向;※ ※ ※3位数字,表示该材料在 50 Hz 的磁感应强度1.5T作用下,每千克材料的铁损耗值的 100 倍;

□□2 位数字,表示硅钢片厚度的 100 倍。

例如,DR315-50 表示为热轧、厚度为 0.5 mm,在频率为 50 Hz 磁感应强度为 1.5T时,每千克硅钢片铁损为 3.15 W。

(2)铁心结构

按照绕组套人铁心柱的形式,铁心可分为心式结构和壳式结构两种,如图1-2 所示。

① 心式变压器 心式变压器的一次、二次绕组套装在铁心的两个铁心柱上,如图1-2(a)所示。这种结构比较简单,有较多的空间装设绝缘,装配较容易,且用铁量较少,适用于容量大、电压高的变压器,一般电力变压器均采用心式结构。

② 壳式变压器 壳式变压器的铁心包围着绕组的上下和侧面。这种结构的变压器机械强度较好,铁心容易散热,但用铁量较多,制造也较为复杂,小型干式变压器多采用这种结构形式。

大、中型变压器的铁心,一般都将硅钢片裁成条状,采用交错叠片的方式叠装而成,使各层磁路的接缝互相错开,这种方法可以减小气隙和磁阻。近年来在大型变压器中多采用高磁导率、低损耗的冷轧硅钢片,如300G110等。由于冷轧硅钢片具有方向性，顺着碾压方向磁导率高、损耗小,因此采用斜切法下料。

小型变压器为了简化工艺和减小气隙,常采用口形、E形、F形C形冲片交替叠装而成。还有采用特殊工艺制成的C形、0形铁心。这些冲片及铁心的形状如图 1-4 所示。