图51单相双绕组变压器结构示意图

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1、第五章变压器变压器是通过磁路耦合作用传输交流电能和信号的变压变流设备，广泛应用于电力系统和电子线路之中。在输电方面，可以利用变压器提高输电电压。在输送相同电能的情况下，这不仅可以减小输电线的截面，节省材料，同时还可以减小线路损耗。因此交流输电都是用变压器将发电机发出的电压提高后再输送。在用电方面，为了保证安全和符合用电设备的电压要求，还需要利用变压器将电压降低。在电子线路中，除常用的电源变压器外，变压器还用来耦合或隔离电路，传递信号，实现阻抗匹配等。另外还有用于电焊、电炉及整流用的专用变压器、自耦变压器、互感器等等。变压器用途十分广泛，种类也十分繁多。一个小容量的变压器可能仅有几

2、伏安，而大容量的变压器可达数十万伏安；电压低的仅有几伏，而高的可达数十万伏。虽然变压器结构各异，应用场合不同，但基本原理是相同的。5.1变压器概述5.1.1变压器的工作原理图5—1是一台单相双绕组变压器的示意图。它是由叠片组成的闭合铁心和环绕在铁心上的两个（或多个）绕组（线圈）组成，两个绕组匝数不同。其中一个绕组与电源相接，其电压由电源电压决定，接受电源电能，称为一次绕组（又称原边绕组或初级绕组），其匝数用N1表示；另一个绕组与负载相接、其电压由变压器绕组匝数决定，并向负载提供电能，称为二次绕组（又称副边绕组或次级绕组），其匝数用N2表示。图5—1单相双绕组变压器结构示意图当交流

3、电压加到一次绕组上，交流电流便流入一次绕组，一次绕组在铁心中产生交变主磁通，主磁通被限制在铁心所提供的磁路之中，并沿磁路闭合，磁通同时交链了一次绕组和二次绕组，并在一、二次绕组中引起感应电动势和，其电路连接与磁路原理如图5—2所示。58图5—2单相双绕组变压器的电路与磁路根据电磁感应定律和右手螺旋定则，规定感应电动势和交变主磁通的正方向时有：一次侧感应电势为，二次侧感应电势为，式中：N1和N2分别为一、二次绕组匝数。各电量参考方向如图5—2所示。若二次绕组与负载接通，则电动势在二次侧闭合电路内引起电流，在负载上的压降即是变压器二次侧端电压。这样，电源送入一次侧的电能，通过一、二次

4、绕组磁耦合的联系，使负载上获得了电能。当然，二次侧是另一种等级的电压和电流。从而实现了能量的传输。显然，一、二次感应电动势、之比等于一、二次绕组匝数N1、N2之比，即：为了表示变压器的这种特性，引入变压器变比K的概念。K的大小可由下式计算由于，变压器一、二次感应电动势、与一、二次电压、的大小非常接近，因此。可见，当电源电压确定时，若改变匝数比，则可以获得不同数值的二次侧电压，以达到变压的目的。显然时、，此时变压器为降压变压器，反之为升压变压器。这种利用一、二次绕组匝数比变动而改变二次侧电压数值的原理，称为变压器的“变压”原理。5.1.2变压器的基本结构变压器的种类繁多，结构各有特

5、点，但铁心和绕组是组成变压器的两个主要部分。本节以油浸式电力变压器为例，简要介绍变压器的结构。图5—3给出了油浸式电力变压器的总图。各主要部分功能及结构分述如下：58图5—3三相油浸式双绕组电力变压器1—铭牌；2—信号式温度计；3—吸湿器；4—油表；5—储油柜；6—安全气道；7—气体继电器；8—高压套管；9—低压套管；10—分接开关；1l—油箱；12—放油阀；13—绕组及铁心；14—接地栓；15—小车一、铁心为了减少交变磁通在铁心中引起的磁滞损耗和涡流损耗(合称铁耗)，低于数百赫兹运行的变压器铁心是由厚0.30—0.35mm的硅钢片叠压而成，硅钢片具有低成本、低铁耗和高磁通密度（

6、1.0~1.5T）下的高导磁性的特点。硅钢片两面涂有绝缘漆，采用交叠式装配方式，如图5—4所示。这种相邻层交叠排列，可以使各层条片交接缝错开，从而减少叠装间隙使励磁电流较小。(a)(b)图5—4铁心交叠装配图(a)1，3，5…层；(b)2，4，6…层当前，大量采用高导磁、低损耗的冷轧硅钢片做铁心。因其在轧制方向上导磁性能高，为此采用斜切角条片，叠成斜接缝的交叠装配方法，如图5—5所示。58图5—5斜接缝的交叠装配图(a)第一层；(b)第二层；(c)两层叠加变压器铁心由铁心柱和铁轭两部分组成。在铁心柱上套置一、二次绕组，铁轭是构成交变磁通闭合磁路的必不可少的部分，如图5—6所示。图

7、5—6三相心式变压器的铁心与绕组1—铁轭；2—高压绕组；3—低压绕组；4—铁心柱从图中可见：为了充分利用绕组内圆空间，大型变压器铁心柱截面为阶梯形状，容量越大的变压器阶梯数越多，铁轭截面常有矩形、阶梯形和T形。而小型变压器铁心截面可以是矩形或方形。铁心结构的基本形式有芯式和壳式两种。图5—6为三相芯式变压器的铁心及绕组示意图。芯式变压器的铁轭靠着绕组的顶面和底面，不包围绕组的侧面，结构较为简单，绕组的装配及绝缘也较容易，绝大部分国产变压器均采用芯式结构。图5—7为单相壳式变压器的