第六章 变压器的基本知识及结构

1.1 变压器的基本工作原理

1.1.1变压器的基本工作原理

变压器是利用电磁感应定律把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。其基本结构如图1.1所示，在铁心柱上绕制两个绝缘线圈。电源侧的线圈称为原边绕组或一次绕组，负载侧的线圈称为副边绕组或二次绕组。

? i2 i1 e2 u ZL

2～ u1 e1

负载侧 电源侧

图1.1 变压器的基本工作原理

当原边绕组接到交流电源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通。这个交变磁通同时交链着原边绕组和副边绕组。原、副绕组的感应电势分别为

e1??N1因 e1?u1；e2?u2

所以，

d?d?； e2??N2 dtdtu1e1N1???k u2e2N2其中k为变压器的变比，它等于原、副绕组的匝数比，也等于原边一相绕组的感应电势与副边一相绕组的感应电势之比。

由此可见，只要改变变压器的变比k，就能达到改变电压的目的。 1.1.2变压器的分类

变压器的种类很多，可按其用途、相数、结构、调压方式、冷却方式等不同来进行分类。 按用途分类：升压变压器、降压变压器；

按相数分类：单相变压器和三相变压器；

按线圈数分类：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器；

按铁心结构分类：心式变压器和组式变压器；

按调压方式分类：无载调压变压器、有载调压变压器；

按冷却介质和冷却方式分类：油浸式变压器和干式变压器等；

按容量大小分类：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。

1.2 大型电力变压器的结构

油浸式变压器在电力系统使用最为广泛，其基本结构可分成以下几个部分：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等。三相油浸式电力变压器的外形如图1.2所示，其中铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身，如图1.3，器身放在油箱内部。

储油柜

高压套管

低压套管 油箱 冷却器

分接开关

的控制箱

图1.2 三相油浸式电力变压器外形图1

铁心

图1.3 变压器的器身

分接

开关

绕组

绕组 抽头

1.2.1 铁心

（1）铁心的材料

为了提高磁路的导磁性能，减小铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般采用高磁导率的铁磁材料，即用0.35～0.5mm厚的硅钢片叠成。变压器用的硅钢片其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆，这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。

（2）铁心形式

铁心是变压器的主磁路，电力变压器的铁心主要采用心式结构，如图1.4所示，三相变压器是将A、B、C三相的绕组分别放在三个铁心柱上，三个铁心柱由上、下两个铁轭连接起来，构成闭合磁路，绕组的布置方式是将低压绕组放在内侧，而把高压绕组放在外侧。

上铁轭

铁心柱 低压绕组

高压绕组

下铁轭

(b)单相 (a)三相

图1.4 心式变压器的铁心和绕组布置

绝缘 1.2.2 绕组

支架 绕组是变压器的电路部分，它是铜或铝导线包绕

绝缘纸以后绕制而成。按照线圈绕制的特点，分为圆筒式、螺旋式、连续式、纠结式等结构。为了便于绝

导线 缘，低压绕组靠近铁心柱，高压绕组套在低压绕组外

面，两个绕组之间留有油道。变压器绕组外形如图1.5所示。

1.2.3 油箱及其他附件

撑条

(1）油箱

油浸式变压器均要有一个油箱，装入变压器油后，将组装好的器身装入其中，以保证变压器正常工作。变压器油用作加强变压器内部绝缘强度和散热作用。对变压器油箱要求比较高，要用质量好的钢板焊接而成，能承受一定压力，某些部位必须具有防磁化性能。为了检修变压器的方便，大型变压器油箱均采用了钟罩式结构，钟罩式就是将油箱盖和油箱壁制成一体，罩在器身上，变压器检修时不用吊起沉重的器身，只要将油放掉，将上节油箱吊起就可以检修。

(2）储油柜

图1.5 绕组