第四章+变压器解剖
变压器的结构原理
V1
V2
次绕组两端电压并讨
论这两端电压的关系
b.研究一次绕组和二次绕组中电流关系的实验 连接如右图所示的
电路，用电流表测出
A1
A2
变压器一次绕组和二
次绕组中的电流，并
试讨论它们的关系。
a.研究一次绕组和二次绕组两端电压关系的实验
次数 1 2 3 4 5
U1
V1
V2
实U验2 结论：一次绕组和二次绕组两端电压之比
三、理想变压器的规律及应用：
①电压关系： U 1 n 1 U 2 n2
→ U1决定 U2
②电流关系： I 1
n 2
I
n
P出决定P入
• 变压器损耗、材料
• 损耗
• 当变压器的初级绕组通电后，线圈所 产生的磁通在铁芯流动，因为铁芯本身也 是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感 应电势，这个电势在铁芯的断面上形成闭 合回路并产生电流，好像一个旋涡所以称 为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损 耗增加，并且使变压器的铁芯发热变压器 的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我 们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要 用大量的
等于这两个绕组的匝数比。
b.研究原线圈中电流和副线圈中电流的关系的实验
次数 1 2 3 4 5
A1
A2
A1
实验A2 结论：一次绕组和二次绕组中的电流跟它
们的匝数成反比。
二、变压器的工作原理：
理想变压器的条件: 1.忽略漏磁 2.忽略原副线圈电阻 3.忽略铁心发热
原线圈
副线圈
∽ U1 E1
n1
n2
E2 U2 ∽ R
变压器的分类
按用途
电力变压器（升压、降压、配电） 特种变压器（电炉、整流） 仪用互感器（电压、电流 互感器、脉冲变压器，阻 抗匹配变压器）
变压器结构介绍共49页
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
变压器结构介绍
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不ห้องสมุดไป่ตู้听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
变压器的构造及工作原理
变压器的构造及工作原理嘿，咱今天来好好聊聊变压器这玩意儿！变压器这东西，您别说，还真挺有意思的。
我记得有一次去一个工厂参观，就看到了各种各样的变压器，那场面，可壮观啦！先来说说变压器的构造吧。
变压器主要由铁芯和绕组这两个部分组成。
铁芯就像是它的“骨架”，一般是用硅钢片叠成的。
这硅钢片可讲究了，得选那种导磁性好、损耗小的，不然变压器工作起来可就费劲啦。
绕组呢，就像是绕在“骨架”上的“线团”，有初级绕组和次级绕组之分。
初级绕组就是输入的那一端，次级绕组就是输出的那一端。
咱们想象一下啊，这些绕组就像是一群排着队的小朋友，传递着能量的“接力棒”。
初级绕组这边接到了电源，电流就像一群兴奋的小猴子，蹦蹦跳跳地冲了进来。
然后经过铁芯这个“神奇的通道”，到达次级绕组，再传递出去。
那变压器是怎么工作的呢？这就得提到电磁感应原理啦。
简单来说，就是初级绕组里的电流变化，会在铁芯中产生变化的磁场。
这个磁场就像一个调皮的小精灵，在铁芯里窜来窜去，然后次级绕组感受到这个变化的磁场，就会产生感应电动势。
比如说，初级绕组有 100 匝，次级绕组有 200 匝，如果初级绕组上加的电压是 220 伏，根据电压和匝数的比例关系，次级绕组输出的电压就可能是 440 伏。
这就实现了电压的升高，反过来，如果次级绕组的匝数比初级绕组少，那就实现了电压的降低。
在实际生活中，变压器的作用可大了去了。
咱们家里用的电，一般都是通过变电站里的大型变压器，把高压电变成适合咱们使用的低压电，才送到咱们家里来的。
要是没有变压器，那可就乱套啦，电器都没法正常工作。
还记得我之前说的那次工厂参观不？我看到工人们在认真地检查变压器，拿着各种工具，测量着电压、电流啥的，那专注的神情，让我深切感受到了变压器对于工厂生产的重要性。
一个小小的变压器出了问题，可能整个生产线都得停下来，那损失可就大了。
所以说啊，变压器虽然看起来不起眼，但却是电力系统中不可或缺的重要角色。
它就像一个默默无闻的幕后英雄，为我们的生活和生产提供着稳定可靠的电力支持。
变压器结构图解
变压器结构图解变压器的基本结构部件是铁心和绕组，由它们组成变压器的器身。
为了改善散热条件，大、中容量变压器的器身浸入盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组与外电路的连接则经绝缘套管引出。
为了使变压器平安牢靠地运行，还设有储油柜、气体继电器和平安气道等附件。
(一)铁心铁心既作为变压器的磁路;又作为变压器的机械骨架。
为了提高导磁性能、削减交变磁通在铁心中引起的损耗，变压器的铁心都采纳厚度为0.35-0.5mm的电工钢片叠装而成。
电工钢片的两面涂有绝缘层，起绝缘作用。
大容量变压器多采纳高磁导率、低损耗的冷轧电工钢片。
电力变压器的铁心一般都采纳心式结构，其铁心可分为铁心柱(有绕组的部分)和铁轭(联接两个铁心柱的部分)两部分。
绕组套装在铁心柱上，铁轭使铁心柱之间的磁路闭合。
在铁心柱与铁轭组合成整个铁心时，多采纳交叠式装配，使各层的接缝不在同一地点，这样能削减励磁电流，但缺点是装配简单，费工费时。
在一般变压器中，铁心柱截面采纳外接圆的阶梯形。
只有当变压器容量很小时才采纳方形。
沟通磁通在铁心中会引起涡流损耗和磁滞损耗，使铁心发热。
在大容量变压器的铁心中，往往设置油道。
铁心浸在变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁心中的热量带走。
(二)绕组绕组是变压器的电路部分，用来传输电能，一般分为高压绕组和低压绕组。
接在较高电压上的绕组称为高压绕组;接在较低电压上的绕组称为低压绕组。
从能量的变换传递来说，接在电源上，从电源汲取电能的绕组称为原边绕组(又称一次绕组或初级绕组);与负载连接，给负载输送电能的绕组称副边绕组(又称二次绕组或次级绕组)。
绕组一般是用绝缘的铜线绕制而成。
高压绕组的匝数多、导线横截面小;低压绕组的匝数少、导线横截面大。
为了保证变压器能够平安牢靠的运行以及有足够的使用寿命，对绕组的电气性能、耐热性能和机械强度都有肯定的要求。
绕组是根据肯定规律连接起来的若干个线圈的组合。
依据高压绕组和低压绕组相互位置的不同，绕组结构型式可分为同心式和交叠式两种。
电力变压器结构图解
电力变压器结构图解这是一个三相电力变压器的模型。
从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。
移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性能好、磁滞损耗小。
在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。
图2左边是高压绕组引出线，右边是低压绕组引出线。
把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。
为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。
右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。
变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。
变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。
在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。
油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。
一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。
冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。
油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。
采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。
目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。
干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘，容量较大的绕组内还有散热通道，大容量变压器并配有风机强制通风散热。
变压器01-全方位解剖
变压器01-全方位解剖变压器全方位解剖一.电子变压器定义、作用及分类变压器是具有磁芯(铁芯)与两个或两个以上的线圈组成，它们互不改变位置的装置，从一个或两个以上的回路，通过交流电力借电磁感应作用，转变成电压及电流，对另一个或两个一上的回路，供给一周拨数的交流电力.2作用：在电子线路中起着升压、降压、隔离、整流、变频、倒相、阻抗匹配、逆变、储能、滤波等作用。
3分类：A按工作频率分类：工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz中频变压器：工作频率为400Hz或1KHz音频变压器：工作频率为20Hz或20KHz超音频变压器：20KHz以上，不超过100KHz高频变压器：工作频率通常为上KHz至上百KHz以上。
B按用途分类：电源变压器：用于提供电子设备所需电源的变压器音频变压器：用于音频放大电路和音响设备的变压器脉冲变压器：工作在脉冲电路中的的变压吕，其波形一般为单极性矩形脉冲波特种变压器：具有一种特殊功能的变压器，如参量变压器，稳压变压器，超隔离变压器，传输线变压器，漏磁变压器开关电源变压器：用于开关电源电路中的变压器通讯变压器：用于通讯网络中起隔直、滤波的变压器二电子变压器材料及分类：变压器英文(TRansformer)1）电子变压器材料主要有骨架(Bobbin,Base,Case)线材(Copper Wire)磁芯(Ferrite Core,SI-Steel Lamination)铜箔(Copper Foil)绝缘胶带(Tape)安全胶带，也称档墙(Margin Tape)套管(Tube)化学材料：焊锡(Solder Bar)，绝缘油(Varnish)，胶类(Epoxy,Glue)，稀释剂(T hinner)，助焊剂(Scaling Powder)，油墨(Ink)1、磁芯：磁芯主要几大类：1.钢片类Lamination(SI-STEEL,PERMALLOY);2.软磁铁氧体类(FERRITE CORE);3.铁粉芯(Iron Powder);4.铁硅铝(Kool,Mu或Sendust);5.高导磁粉芯(High Flux);6铁镍钼磁粉芯(Mpp Core);7.非晶态(Amorphous)。
变压器内部结构及拆解
变压器内部结构及拆解变压器的内部结构变压器由以下主要部件组成：铁芯：变压器铁芯由叠片状的矽钢片制成，形状通常为矩形或圆形。
它负责提供磁路，使磁通量在初级线圈和次级线圈之间传输。
绕组：变压器有两种绕组：初级绕组和次级绕组。
初级绕组连接到交流电源，次级绕组则连接到负载。
绝缘材料：为了防止绕组和铁芯之间发生短路，变压器采用各种绝缘材料，如漆包线、云母纸和绝缘油。
油箱：油箱的作用是容纳变压器内部部件，并提供绝缘和冷却。
它通常由金属制成，内装绝缘油。
变压器拆解步骤准备工作：切断变压器的电源。
确认变压器已冷却至室温。
穿戴适当的个人防护装备（PPE），如手套、护目镜和绝缘鞋。
拆解步骤：1. 拆除油箱：- 小心拆除油箱盖。
- 使用虹吸泵或抽油机将绝缘油排出油箱。
- 移除油箱上的螺栓或螺母，将其与铁芯组件分离。
2. 解除绕组端子连接：- 找出连接到初级和次级绕组端子的电线或端子板。
- 使用绝缘工具小心地松开连接。
3. 拆除铁芯组件：- 移除固定铁芯组件的螺栓或螺母。
- 小心提起铁芯组件，将其与绕组分离。
4. 拆卸初级和次级绕组：- 移除固定绕组的夹具或扎带。
- 小心解开绕组，避免损坏绝缘材料。
5. 检查和清洁部件：- 检查绕组和铁芯是否有损坏或烧焦迹象。
- 用干净的溶剂或空气吹扫器清除灰尘和碎屑。
重新组装变压器：根据拆解的逆序重新组装变压器。
确保所有连接紧固，绝缘材料完好无损。
重新填充绝缘油并密封油箱。
注意：变压器拆解涉及高电压和电流。
因此，只有经过适当培训且经验丰富的人员才能进行拆解操作。
在开始任何拆解工作之前，请务必遵守相关安全规定。
变压器构造
电特性原理图
绕制结构图
磁芯信息
磁芯类型
EI33
磁芯材料
NC-2H or Equivalent
估计气隙长度，mm
1.050
带气隙磁芯等效电感量，nH/t²
138
初级电感量，µH
147
骨架信息(手动输入)
骨架参考
Generic, 6 pri. + 6 sec.
骨架方位
水平
初级引脚数
6
次级引脚数
2.43目标
磁线：25 AWG，可焊接，双面涂层
电特性测试规格
参数
条件
规格
绝缘强度，VAC
60 Hz，持续1分钟，自引脚1 - 6到引脚0 - 0。
3000
额定初级电感量，µH
于1 V pk-pk、典型开关频率、在引脚1到引脚3之间测量，此时所有其他绕组均开路。
162 +/- 10%
初级漏感，µH
在引脚1到引脚3之间测量，此时所有其他绕组均短路。
24.00
24.00
规格电流，A
3.00
1.00
实际电压，V
24.00
24.00
圈数
8
8
线径尺寸，AWG
25
25
并绕
4
4
层数
1.53
1.53
起始引脚
12
9
终止引脚
10
7
绕组说明
在左侧使用3.00 mm边距（材料项[3]）。在右侧使用3.00 mm边距（材料项[3]）。
初级绕组（第1部分）
以引脚3作为起始引脚，在起始端使用材料项[6]，再使用材料项[9]绕16圈（x2线）在2层中从左向右。在每个初级绕组层之间添加1层胶带（材料项[5]）。在第1层结束时，继续从右向左绕下一层。在最后一层上，使绕组均匀分布在整个骨架上。以引脚2作为结束引脚，使用材料项[6]在此引脚上结束该绕组。
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• 组成部分：
• 由心柱和铁轭两部分组成。
• 每部分作用 • 心柱用来套装绕组，
图4-3 三相铁心叠片
• 铁轭将心柱连接起来，使之形成耗，铁心用厚0.30-0.35mm的硅钢片 叠成，片上涂以绝缘漆，以避免片间短路。
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变压器
2.绕组 定义 变压器的电路部分，用纸包或纱包的绝缘扁
图4-5 35kV充油式绝缘套管
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变压器
4.1.3 变压器的额定数据
额定值：变压器设计、制造时的确定数值，其值规定 为指定的工作条件下，变压器的发热、绝缘情况所 允许的最大值。在额定状态下运行时，变压器能长 期可靠稳定工作，且性能优越。
• 额定容量SN （VA） • 一次绕组额定电压U1N （线值） • 二次绕组额定电压U2N （线值） • 额定电流I1N 和I2N （线值） • 额定频率fN 50赫(Hz)
气体绝缘变压器。
所有变压器的基本原理都相同
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变压器
电力变压器
控制变压器
电源变压器
三相干式变压器
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变压器
接触调压器
4.1.2变压器的基本结构
变压器的基本结构
铁心 绕组 其他部件
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变压器
4.1.2变压器的基本结构
铁轭
1.铁心：
心柱
磁路部分。又是套装绕组的骨架
E1
1 2
N1m
4.44
fN1m
E2 =
1 2
N2m
4.44
fN2m
相位上，滞后主磁通900电角度
变压器的匝比（变比） k N1 / N2 E1 / E2
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变压器
思考：变压器的电源电压不变，仅改变副边匝数， 主磁通是否改变？为什么？
E1 4.44 fN1m U1 E1 4.44 fN1m
变压器是一种静止的电能变换装置，它利用电磁感 应作用，把一种形式的交流电能转换为另一种形式的同 频率的交流电能。
变压器只能对交流电的电压、电流进行变换，而不 能改变交流电的频率。
发电站
升
输电线
降
配
•
压
E ~ 11KV 变 230KV
压
压
电
230KV 变 11KV 变
压
压
器
器
器
图4-1 简单的电力系统图
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变压器
400V 负 载
4.1变压器的分类、结构及额定值
4.1.1变压器的分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、
三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：芯式变压器和壳式变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器
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电磁关系
u1 i10 (im) i0N1
i0r1
1 e1 e1
m e2=u20
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变压器
4.2.2.正方向规定
im
+
u1
-
-e+1 -e+1
m
1
N1
N2
--
e2
u20
+
+
• u1与i0取关联方向
图4-6 变压器的空载运行
• i10与Φ、Φ1σ符合右手螺旋定则
主磁通的大小和波形取决于电源电压的大小 和波形
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变压器
2. 漏磁通、漏电动势和漏电抗
i（m i10）
+
u1
-
-e+1 -e+1
m
1
N1
N2
--
e2
u20
+
+
图4-6 变压器的空载运行
1
N1im R1
N1im1
e1
N1
d1
dt
L1
dim dt
Li
L1
1
im
N11
im
N12im 1 im
• Φ与e1、e2符合右手螺旋定则
• e2与u20方向相反
一次绕组（负载）——按电动机惯例
二次绕组（电源）——按发电机惯例
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4.2.3.电压平衡方程及相量图 1、感应电动势与主磁通
i（m i10）
+
u1
-
-e+1 -e+1
m
1
N1
N2
--
e2
u20
+
+
原边 副边
图4-6 变压器的空载运行
N121
常数
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im
2Im sint
e1
N1
d1
dt
L1
dim dt
e1 2L1 Im cost
u1 i10R1 e1 e1
u20 e2
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变压器
感应电动势与主磁通关系
变压器电阻压降和漏电势很小，可忽略。
u1 e1 忽略饱和与磁滞
m m sin t
e1 N1d / dt N1m cost E1m sin(t 900) e2 N2d / dt N2m cost E2m sin(t 900)
①变压器油 • 增强绝缘程度 • 改善散热效果 • 防潮
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变压器
油浸式电力变压器
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变压器
1—信号式温度计 2—吸湿器 3—储油柜 4—油位计 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
套管 • 瓷质 • 引出导线，使其对地绝缘 • 做成多级伞形
线或圆线（铜或铝）绕成。
一次绕组 : 输入电能的绕组。原边、一次侧 二次绕组: 输出电能的绕组。副边、二次侧
高压绕组： 电压较高的绕组
低压绕组： 电压较低的绕组
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变压器
4.其它部件：
典型的油浸电 力变压器
器身（铁心、绕组） 油箱
变压器油 散热器
绝缘套管 分接开关 继电保护装置等部件
第四章变压器
4.1 变压器类别、基本结构、额定值 4.2 变压器的空载运行 4.3 变压器的负载运行 4.4 变压器的等效电路及相量图 4.5 变压器的参数测定 4.6 标幺值 4.7 变压器的运行特性 4.8 三相变压器 4.9 特种变压器
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变压器
4.1 变压器的类别、基本结构和额定值
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• 单相变压器
I1N
SN U1N
,
• 三相变压器
I1N
SN , 3U1N
I2N
SN U2N
I2N
SN 3U 2N
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变压器
4.2 变压器的空载运行
变压器一次绕组接在额定电压的交流电源上，而 二次绕组开路时的工作情况。
4.2.1变压器空载运行时的工作原理 m
+
i1（0 im）
u1 e1
N1
1
-
+e1
i2 0
--
N2
e2 u20
++
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变压器
• 主磁通和漏磁通在性质上有明显的差别： • 1、磁路性质不同： • 2、功能不同：
• 主磁通通过电磁感应将一次绕组能量传递到二次 绕组，起能量传递作用；
• 漏磁通只在一次绕组感应电势，不起传递功率作 用。