变压器原理、结构及运行

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1、变压器原理、结构及运行1.变压器的基本原理及结构变压器是一种静止电器，它将一种等级的电压和电流变为同频率的另一种等级的电压和电流。在电力系统中，我们向远方传输电力时，为减小线路上的电能损耗，需要升压变压器升高电压，同时，为满足用户用电要求，需要降压变压器降低电压。1.1变压器的基本原理变压器的基本原理离不开“电生磁，磁生电”这个基本电磁感应规律。图1—1为单相变压器的简单原理图。当一次线圈（可以为高压侧，也可以为低压侧），加上电压U1，流过交流电流I1时，在铁芯中产生交变磁通（电生磁）。这些磁通的大部分（即фm）同时链着一、二次线圈，称它为主磁通。在主磁通фm的作用下，两

2、侧的线圈分别会感应起电势E1和E2（磁生电）。电势的大小与匝数成正比，用公式表示为：E=4.44fNΦm其中：E—电势有效值f—周波N—匝数Фm—主磁通的最大值图1—1双绕组变压器原理图由于二次线圈和一次线圈匝数不同，感应电势E1和E2的大小也不相同。若忽略内阻抗的压降，感应电势就等于端电压。所以，电势大小不同也即电压大小不同，这就是变压器的变压原理。需要指出，如果不考虑变压器的损耗，二次侧输出功率等于一次输入功率。这样，二次侧电压和电流的乘积，就等于一次侧电压和电流的乘积。说明电压高的一侧，电流就小，电压低的一侧电流就大，故变压器变压时电流的大小也发生变化。对于三相芯式

3、变压器，其原理和单相变压器相同，但三相芯式变压器和三相变压器组（由三台单相变压器组成的变压器组）的磁路不同。三相变压器组的磁路特点是：每相主磁通各有单独的通路，各相磁路互不联系，当变压器一次侧外施电压对称时，三相磁通Фa、Фb、Фc也是对称的，三相空载电流也是对称的。三相芯式变压器的磁路系统是彼此相关的，每相主磁通都要借助于另外两相磁路来闭合，由于三相变压器各相磁路长度不一样，A、C相较长，B相最短，三相磁阻不一样。因此在外施三相对称电压时，三相空载电流是不相等的。显然，B相的空载电流要比A、C两相空载电流小。不过在带负荷情况下，由于空载电流的差别而带来的影响很小，可不予

4、考虑。当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过产生主磁通的电流，此电流称为为变压器的激磁电流或空载电流。外加的一次侧电压不变，可以认为激磁电流不变，铁芯中的主磁通不变。当二次侧加负载流过电流后，该电流产生的磁势F2也将作用在同一铁芯上，起反向去磁作用，但因主磁通Ф决定于端电压U1，所以基本不变，故原线圈的电流必将自动增加一个分量产生磁势F1以抵消二次线圈电流所产生的磁势F2。这样，一次线圈就流过两部分电流，一部分用来激磁的，另一部分用来抵消二次电流的，后一部分是随二次电流的增减而增减的，所以说二次电流增加，一次电流也会自动增加，就是这个道理。1.2变压器的结构⑴变压器分类变压器

5、的种类很多，除按用途分类外，还可按其结构、相数和冷却方式等进行分类。按结构分（线圈）可分为：双绕组变压器和三绕组变压器、自耦变压器。按相数可分为：单相变压器、三相变压器。按冷却方式分为：油浸变压器（包括油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环风冷或水冷等形式）、干式变压器。按调压方式可分为：无激磁（无载）调压变压器、有载调压变压器。我厂二期（#3、#4机组）的两台主变压器均采用单相强油循环、强迫风冷、无激磁调压升压变压器。#3、#4机组的四台高压厂用工作变压器采用三相、油浸风冷、无激磁调压的降压变压器。#3、#4机组配置的二台启动/备用变压器采用三相、油浸风冷、有载调压的

6、降压变压器。厂用低压变压器多为干式变压器。⑵变压器的结构油浸变压器的结构主要由以下几部分组成：器身——包括铁芯、绕组、绝缘、引线装置。油箱——包括油箱本体、循环油泵、放油阀等。冷却装置——包括散热器、风扇等。保护装置——包括储油柜、吸湿器、净油器、测温元件、气体继电器、油表等。出线装置——包括高、低压套管。①　铁芯铁芯是用以构成耦合磁通的磁路，通常用0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成，缠绕绕组的部分叫铁芯，连接铁芯的部分称为铁轭。铁芯采用硅钢片能够提高磁路的导磁性能和减少涡流、磁滞损耗。硅钢片有冷轧和热轧两种，冷轧硅钢片比热轧硅钢片导磁高，损耗小，冷轧硅钢片还具有方向

7、性，所以我厂的大容量变压器都采用冷轧硅钢片制成的铁芯。芯柱的截面一般为阶梯形，这可以充分利用圆形线圈的空间，另外较大直径的铁芯，叠片间留有油道，以利于散热。铁芯及构件应接地，这是为了防止变压器在运行或试验时，由于静电感应在铁芯或其它金属构件上产生悬浮电位而造成对地放电。铁芯叠片只允许一点接地，如两点接地，则接地点之间可能形成闭合回路，当主磁通穿过此闭合回路时就会产生循环电流，造成局部过热。②　绕组绕组是变压器的电路部分，它一般用电缆纸绝缘的铜线或者铝线绕制而成，为了使绕组便于制造和在电磁力的作用下受力均匀及良好的机械性能，将线