第1章 变压器的用途、分类与结构

第一章 变压器的用途、分类与结构 1-1 变压器的用途与分类 1-2 电力变压器的主要结构部件 1-3 变压器的发热与温升 1-4 变压器的额定数据 第一章 变压器的用途、分类与结构 ƒ基本要求： 1.了解变压器的基本结构 2.掌握变压器的基本工作原理 3.掌握变压器额定数据的含义及计算 1-1 变压器的用途与分类 1.变压器的用途 变压器是一种静止的电气设备，利用电磁感应原理工作, 把 一种电压等级的交流电能转换为同频率的另一种电压等级的 交流电能。 单相双绕组变压器 A X a x LZ1u 1e 2e 2u 1i 2i φ 一次 绕组 二次 绕组 1 1 de N dt φ= − 2 2 de N dt φ= − 1 1 1 2 2 2 u e N u e N ≈ = 1.变压器的用途 升压变压器 ∼ 用户 发电机组 降压变压器 配电变压器 2.变压器的分类 1）按用途分类 •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。 •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。 3）按每相绕组的个数分类 双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器 2）按相数分类 单相变压器、三相变压器、多相变压器 4）按用途分类 升压变压器、降压变压器、联络变压器 5）按冷却条件分类 •油浸式变压器：变压器的铁心和绕组浸在变压器油中。 •干式变压器：铁心和绕组通过空气进行冷却。 6）按铁心结构分类 心式变压器、壳式变压器 1-2 电力变压器的主要结构部件 1.油浸式电力变压器 1）铁心 •作用：构成变压器的磁路。 •构成：由0.35~0.5mm厚的硅钢片叠成。铁心分铁心柱、铁 轭两部分。 铁心硅钢片交错式叠装法 （a）单相 （b）三相 1,3,5…层 2,4,6…层 1,3,5…层 2,4,6…层 1）铁心 •心式变压器：铁心柱被绕组所包围。结构比较简单，绕组 布置和绝缘装配比较容易，电力变压器主要采用心式结构。 •壳式变压器：铁心包围绕组的顶面、底面和侧面。机械强 度较好，但制造复杂，主要用于特种变压器。 铁 心 柱 铁 心 柱 铁 轭 铁 轭 1 1 1 12 2 2 2 单相心式变压器 低压绕组 高压绕组 单相心式变压器 铁心 绕组 2）绕组 单相壳式变压器 1 1 2 2 铁 轭 铁 轭 铁心柱 高压绕组 低压绕组 •作用：构成变压器的电路。 •构成：由包有绝缘纸的铜线或铝线绕制而成。 一次绕组接交流电源，输入电能；二次绕组接到负载，输出 电能。 电压高的绕组称为高压绕组，电压低的绕组称为低压绕组。 油浸式电力变压器 1一讯号式温度计； 2一铭牌； 3一吸湿器； 4一储油柜； 5一油表； 6一安全气道； 7一气体继电器； 8一高压套管； 9一低压套管； 10一分接开关； 11—油箱； 12—铁心； 13—放油阀门； 14—线圈及绝缘； 15—小车； 16—接地板 油浸式电力变压器 3）油箱 •作用：放置铁心、绕组，充满变压器 油。变压器油起绝缘和冷却作用。 •构成：用钢板焊接而成。 4）保护装置 •储油柜：减小变压器油与空气的接触面积，减缓变压器油 受潮及老化速度，并使油有热胀冷缩的空间。 •气体继电器：当变压器内部发生故障时，产生的气体和油 流迫使气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。 •安全气道：当变压器内部发生严重故障时，变压器油大量 汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出油箱，避 免油箱爆裂。 1—油箱；2—储油柜 3—气体继电器；4—安全气道 5）绝缘套管 •作用：使带电引出线和接地油箱绝缘。 •构成：一般为瓷质套管。 •绝缘套管的结构取决于电压等级。1kV以下的变压器采用实 心瓷套管，10～35kV的采用空心充气式或充油式套管， 110kV以上的变压器采用电容式套管。为了增加表面放电面 积，套管外形作成多级伞形，电压越高级数愈多。 2.干式变压器 1）定义 “铁心和线圈不浸在绝缘液体中的变压器”。—GB6450标准 2）特点 结构简单、无污染、防火性能好、维护方便、耐热能力强、 抗短路能力强、安装方便。 1-3 变压器的发热与温升 1.变压器的发热 使变压器温度升高 以热量的形式散发到周围的介质中 绕组的铜耗 铁心的铁耗 附加损耗 热能 2.变压器的温升 变压器运行时，某部分的温度与周围冷却介质温度之差称为 该部分的温升。 变压器带额定负载长期运行时，各部分的温升不应超过国家 标准规定的数值。 1-4 变压器的额定数据 1.额定容量SN（VA或kVA） 在铭牌规定的额定状态下变压器输出的视在功率。对于三相 变压器是指三相总容量。 2.额定电压U1N/U2N(V或kV) •一次侧额定电压：正常运行时规定加在一次侧的端电压。 •二次侧额定电压：一次侧加额定电压，二次侧空载时的端 电压。 对于三相变压器，额定电压为线电压。 3.额定电流I1N/I2N ( A) x一次侧额定电流I1N：变压器额定容量下一次绕组允许长期 通过的电流。 x二次侧额定电流I2N：变压器额定容量下二次绕组允许长期 通过的电流。 对三相变压器，额定电流指线电流。 4. 额定频率f ( Hz) 我国的工频为50 Hz。 单相变压器 三相变压器 1 1 N N N SI U = 2 2 N N N SI U = 1 13 N N N SI U = 2 23 N N N SI U = 例1-1 一台Yd11连接的三相变压器，额定容量SN=100kVA， 一、二次额定电压U1N/U2N=6000/400V，求该变压器一、二次 侧的额定线电压、相电压及额定线电流、相电流。 解：一次侧额定电流 3 1 1 100 10 9.62(A) 3 3 6000 N N N SI U ×= = =× 1 1 9.62AN NI Iφ = = 2 6000 3464(V) 3 3 N N UU φ = = = 一次侧额定相电流 一次侧额定相电压 3 2 2 100 10 144.3(A) 3 3 400 N N N SI U ×= = =× 2 2 144.3 83.3(A) 3 3 N N II φ = = = 2 400VN NU Uφ = = 二次侧额定相电流 二次侧额定相电压 二次侧额定电流