船舶电力拖动Ⅰ 电机及拖动 教学课件 作者 宋谦 3.1.ppt

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1、第三章变压器变压器是一种静止电器。它利用电磁感应原理，将一种电压等级的交流电能变换成同频率的另一种电压等级的交流电能。变压器是电力系统中一种重要的电器设备，它对电能的经济传输，灵活分配和安全使用具有重要的意义。此外各种用途的控制变压器、仪用互感器等也应用得十分广泛。本章以普通双绕组电力变压器为主要研究对象，说明变压器的工作原理，分类及其基本结构，然后着重阐述变压器的运行原理和运行特性。最后，对特殊用途的变压器予以概述。第一节变压器的基本工作原理、用途及结构一、变压器的基本工作原理图由于变压器是利用电磁感应原理工作的，因此它主要由铁心和套在铁心上的两个互相绝缘的绕组组成，如

2、图3—1所示。通常一个绕组接交流电源，称为一次绕组，也可称原绕组或初级绕组；另一个绕组接负载，称为二次绕组，也可称副绕组或次级绕组。当在一次绕组两端加上合适的交流电源时，在电源电压的作用下，一次绕组中就有交流电流流过，此电流在变压器铁心中将建立起交变磁通Ф，它将同时与一、二次绕组相交链，于是在一、二次绕组中产生感应电动势。它们的大小为3-1变压器原理图＝(3－1)＝(3－2)式中Nl、N2——变压器一、二次绕组的匝数。忽略变压器绕组内部压降，U1≈e1，U2≈e2，则一、二次电压之比为(3－3)式(3—3)表明，变压器一、二次绕组的电压比等于一、二次绕组的匝数比。只要改变

3、一次或二次绕组的匝数，即可改变输出电压的大小。这就是变压器的基本工作原理。二、变压器的用途在电力系统中，要将大功率电能从发电站输送到远距离的用电区，通常采用高压输电。因为输送一定的电功率，电压越高，线路中的电流越小，线路中有色金属的用量越少，线路的电压降和功率损耗也就越小，从而降低线路的投资费用。一般来说，输电距离越远，输送功率越大，要求输电电压越高。一般高压输电线路的电压为110kV、220kV、330kV或500kV。由于发电机发出的电压受到绝缘等条件的限制不能太高，通常为10．5kV，因此需用升压变压器将电压升高到输电电压，再把电能输送出去。当电能输送到用电区后，为

4、了用电安全，又必须用减压变压器把输电电压降到配电电压，送往各用电区，最后用配电变压器把电压降到用户电压(大型动力用电采用l0kV或6kV；小型动力用电和照明用电采用380V和220V)，供用户使用。从发电、输电到配电的整个过程中，通常需要经过多次变压，因此变压器在电力系统中对电能的生产、输送、分配和使用起着十分重要的作用。图3-2油浸式电力变压器1-信号温度计；2-吸湿器；3-储油柜；4-油表；5-安全气道；6-气体继电器；7-高压套管；8-低压套管；9-分接开关；10-油箱；11-铁心；12-线圈；13-放油阀门三、变压器的分类变压器的种类繁多，按其用途可分为以下几种。

5、(一)、电力变压器——主要应用于电力系统中升降电压。(二)、特殊电源用变压器——如电炉、电焊、整流变压器等。(三)、仪用变压器——供测量和继电保护用的变压器。如电压、电流互感器等。(四)、实验变压器——专供电气设备作耐压用的高压变压器。(五)、调压器——能均匀调节输出电压的变压器。如自耦调压器、感应调压器等。(六)、控制用变压器——用在控制系统中的小功率变压器、脉冲变压器、变频变压器以及在电子设备中作为电源、隔离、阻抗匹配等小容量的变压器。其中，电力变压器又可分为升压变压器、减压变压器、配电变压器、联络变压器和厂用变压器等几种。此外，它还可按相数、耦合方式、线圈数、冷却方

6、式以及调压方式等分类。不再赘述。四、变压器的基本结构如图3—2所示，一般的电力变压器由下列主要部分组成：铁心、绕组(合称为器身)、油箱(油浸式)及其附件，下面分别予以介绍。(a)心式(b)壳式图3-3单相变压器的铁心结构形式（一）、铁心铁心是变压器的磁路部分，又作为绕组的支撑骨架。铁心由铁心柱(外面套绕组的部分)和铁轭(连接两个铁心柱的部分)组成。为了提高铁心的导磁性能，减小磁滞损耗和涡流损耗，铁心多采用厚度为0．35mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁心的基本结构型式有心式和壳式两种，如图3—3所示的单相变压器。心式结构的特点是绕组包围着铁心，如图3—3(

7、a)所示。这种结构比较简单，绕组的装配及绝缘也比较容易，适用于容量大而电压高的变压器，国产电力变压器均采用心式结构。壳式结构的特点是铁心包围着绕组，如图3—3(b)所示。这种结构的机械强度较好，但外层绕组的铜线用量较多，制造工艺又复杂，除电炉变压器和小型干式变压器外很少采用。1、3、5、7层(a)奇数层排法2、4、6、8层(b)偶数层排法图3-4硅钢片的排法为了减小磁路的磁阻和励磁电流，铁心的磁回路不能有间隙，因此相邻两层铁心叠片的接缝要相互错开，图3—4(a)与(b)是相邻两层硅钢片的排法。(a)矩形截面(b)梯形截面(c)