变压器的基本原理与结构
变压器的基本原理和结构
04
变压器的应用
电力系统中的变压器
01
02
03
电压转换
电力系统中的变压器主要 用于升高或降低电压，以 满足输电和配电的需求。
隔离
变压器可以隔离不同的电 压级，以保护操作人员和 设备的安全。
稳定性
变压器能够维持系统的电 压稳定，确保电力供应的 连续性和稳定性。
工业和商业中的变压器
负载匹配
工业和商业场所使用的变 压器能够匹配各种设备的 电力需求，确保设备的正 常运行。
铁芯的截面形状分为圆形和方形，其 中圆形截面的铁芯具有较高的磁性能 和机械强度。
铁芯的结构形式主要有心式和壳式两 种，心式铁芯的磁通方向与绕组轴线 垂直，而壳式铁芯的磁通方向与绕组 轴线平行。
铁芯的接缝形式分为直缝和斜缝两种， 直缝接缝的变压器具有较高的电气性 能和机械强度，而斜缝接缝的变压器 则具有较低的成本。
详细描述
单相变压器只有一个原边和一个副边，原边通过交变电流产生交变磁场，副边 通过电磁感应原理产生感应电动势，从而实现电压的转换。单相变压器通常用 于家庭和商业应用中的电压转换。
三相变压器
总结词
三相变压器主要用于三相交流电源的转换，其结构相对复杂，效率较高。
详细描述
三相变压器有三个原边和三个副边，原边通过三相交变电流产生旋转磁场，副边 通过电磁感应原理产生三相感应电动势，从而实现电压的转换。三相变压器通常 用于电力系统中的高压输电和配电。
04
变压器的绝缘系统对于变压器的安全运行至关重要，必须保证其电气 性能和机械性能的可靠性。
变压器的油箱和附件
01 02 03 04
油箱是变压器的外壳，通常由钢板焊接而成，内部装有变压器油。
变压器油的作用是冷却和绝缘，通过循环流动带走热量并起到散热的 作用；同时作为绝缘介质，能够隔绝不同电位的金属导体。
变压器的基本工作原理与结构
变压器的基本工作原理与结构变压器是电力系统中常用的电气设备，用于变换交流电的电压大小。
它通过共同的磁环（也称为铁心）和两个或更多的线圈（也称为绕组）之间的电磁耦合而工作。
变压器的基本工作原理是根据法拉第电磁感应定律，即磁通量的变化引起了线圈中的电压。
变压器的结构主要由铁心和绕组组成。
铁心是由高导磁系数的材料制成，如硅钢片。
它通常采用“E”型或“I”型结构，这是由上部和下部相等的臂带组成的。
绕组由导电材料（如铜线）绕制而成，根据其位置和功能可以分为两种类型，即主绕组和副绕组。
主绕组通常位于铁心的中心或一侧，用于输入电源。
副绕组位于主绕组旁边，用于输出电源。
当变压器接通交流电源时，主绕组中的交流电产生磁场，这个磁场会传导到铁心中，再传导到副绕组中。
由于磁场的变化，副绕组中将产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁感应强度的变化率。
变压器中，磁感应强度的变化与线圈的匝数比例成正比。
因此，当主绕组的匝数比副绕组的匝数大时，输出电压将小于输入电压，从而实现升压的效果。
反之，则实现降压的效果。
变压器的工作原理可以用以下公式表示：V1/N1=V2/N2其中V1和N1分别为输入电压和主绕组的匝数，V2和N2分别为输出电压和副绕组的匝数。
通过调整主绕组和副绕组的匝数比例，可以实现不同的电压变换。
此外，变压器还有一些其他的重要组件，如冷却系统和绝缘材料。
冷却系统用于控制变压器的温度，以确保其正常运行。
绝缘材料用于绝缘绕组和铁心，以防止电流泄漏和绕组之间的短路。
总之，变压器是一种通过电磁耦合将交流电压变换为不同大小的电器设备。
它的工作原理基于法拉第电磁感应定律，通过调整主绕组和副绕组的匝数比例来实现电压的变换。
变压器的结构主要由铁心和绕组组成，还包括冷却系统和绝缘材料。
变压器的基本原理和结构
8 油箱
油箱用于存放绝缘油，起 到绝缘和冷却的作用。
9 绝缘材料
绝缘材料用于隔离和保护 绕组和其他元素。
变压器的分类
按用途分类
电力变压器、工业变 压器
按环境分类
户内变压器、户外变 压器
按冷却方式分类
干式变压器、油浸变 压器
按频率分类
低频变压器、高频变 压器
变压器的特点
1 低损耗
变压器具有较低的电能转换损耗，高能量利 用效率。
变压器的基本原理和结构
变压器是一种电力设备，基于电磁感应定律和互感现象工作。它由磁芯、一 次线圈、二次线圈等组件构成，具有高效率、安全可靠和低成本等特点。
变压器的基本原理
1 电磁感应定律
2 互感现象
根据法拉第电磁感应定律， 当磁通量发生变化时，会 在相邻的线圈中引发感应 电动势。
互感现象是指一次线圈中 的变化电流引起二次线圈 中感应电压的现象。
2 一次线圈
3 二次线圈
一次线圈是输入侧的线圈， 通过电流的变化产生磁场。
二次线圈是输出侧的线圈， 通过磁感应产生感应电动 势。
4 绕组
绕组是指一次线圈和二次 线圈的线圈绕制。
5 端子
端子用于连接变压器的输 入和输出电路。
6 冷却系统
冷却系统可以有效散热， 保证变压器正常工作。
7 外部壳体
外部壳体保护内部元件， 并提供绝缘和安全性能。
2 绝缘材料耐用
选用耐高温、耐电压波动的绝缘材料，保证 变压器长期稳定工作。
3 效率高
变压器的能量转换效率高，能够大幅减பைடு நூலகம்能 源浪费。
4 维护方便
变压器结构简单，易于检修和维护。
5 安全可靠
变压器具备过流、过压等保护措施，减少事 故的发生。
变压器的工作原理
变压器的工作原理一、引言变压器是电力系统中常见的电气设备，用于改变交流电的电压和电流。
本文将详细介绍变压器的工作原理，包括基本原理、结构和工作过程。
二、基本原理1. 电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律，当一个导体在磁场中运动或者磁场变化时，会在导体中产生感应电动势。
变压器利用这一原理实现电压的转换。
2. 互感现象互感现象是指两个或者多个线圈通过磁场相互耦合时，其中一个线圈中的电流变化会在其他线圈中产生感应电动势。
变压器中的两个线圈分别称为主线圈和副线圈。
三、变压器的结构1. 铁心变压器的铁心是由硅钢片叠压而成，主要作用是提高磁通的传导性能，并减少铁损耗。
2. 主线圈主线圈是变压器的输入线圈，通常由较粗的导线绕制而成。
当主线圈中通过交流电流时，会在铁心中产生磁场。
3. 副线圈副线圈是变压器的输出线圈，通常由较细的导线绕制而成。
副线圈通过互感现象与主线圈相连，将主线圈中的磁场转换为感应电动势。
四、变压器的工作过程1. 变压器的工作原理可以分为两个阶段：磁场建立和磁场消失。
2. 磁场建立阶段当交流电通过主线圈时，产生的交变电流会在主线圈中产生交变磁场。
由于主线圈和副线圈之间的互感作用，副线圈中也会产生交变电动势。
3. 磁场消失阶段当交流电的方向改变时，主线圈中的交变磁场也会改变方向。
这个变化的磁场会在副线圈中产生感应电动势，导致副线圈中的电流方向发生变化。
4. 变压器的电压转换根据互感现象，变压器中主线圈和副线圈的匝数比可以决定输出电压与输入电压的比例关系。
当主线圈匝数较大时，输出电压相对较低；当主线圈匝数较小时，输出电压相对较高。
五、总结变压器是一种基于电磁感应和互感现象的电气设备，用于改变交流电的电压和电流。
它由铁心、主线圈和副线圈组成。
变压器的工作过程包括磁场建立和磁场消失两个阶段，通过互感现象实现电压的转换。
变压器在电力系统中起到了重要的作用，广泛应用于输电、配电和电子设备中。
变压器的结构及工作原理
变压器的结构及工作原理变压器是一种用于将电能从一种电压转换为另一种电压的电气设备。
它是电力系统中非常常见的设备之一，被广泛应用于发电厂、变电站、工业生产和民用电力系统中。
变压器的结构和工作原理十分重要，下面详细介绍。
一、变压器的结构变压器由两个或更多的线圈通过铁芯相互连接而成。
主要包括以下部分：1.铁芯：变压器的铁芯由硅钢片组成，可有效减小磁滞和涡流损耗。
铁芯的形状包括E型、I型和C型等，用于支撑和保护线圈。
2.一次线圈（主绕组）：也称为原线圈或输入线圈，接收电源端的输入电能。
一次线圈一般由较粗的导线绕制而成。
3.二次线圈（副绕组）：也称为输出线圈，输出变压器转换后的电能。
二次线圈一般由较细的导线绕制而成。
4.绝缘材料：用于在不同线圈之间提供电气绝缘，避免相互之间的短路。
5.冷却装置：用于散热，以保证变压器的工作温度不超过允许范围。
常见的冷却方式包括自然冷却（静风冷却）和强制冷却（风扇冷却、冷水冷却等）。
二、变压器的工作原理变压器基于电磁感应的原理工作，其主要过程是通过变化的磁场引起线圈中的电压变化。
1.变流原理：根据法拉第电磁感应定律，当一次线圈中的电流变化时，会在铁芯中产生一个变化的磁场。
这个磁场穿过二次线圈，并在其中引起电动势的产生。
根据电磁感应定律，产生的电动势与变化的磁场强度成正比。
2.变压原理：根据楞次定律，一次线圈和二次线圈中的电流方向是相互反的。
当一次线圈接通电源时，通过它的电流会在铁芯中产生一个磁场。
这个磁场会在二次线圈中引起电动势的产生，并使得二次线圈中的电流流动。
变压器的输入电压和输出电压之比等于输入线圈的匝数和输出线圈的匝数之比。
即：输入电压/输出电压=输入线圈匝数/输出线圈匝数3.近似理想性：在实际的变压器中，我们可以近似认为主线圈和副线圈之间没有电阻，也没有电感。
这样，变压器的损耗可以忽略不计，输出电压会完全等于输入电压。
4.变压器的效率：实际的变压器会有一定的损耗，主要包括铁损耗和铜损耗。
电力变压器的基本工作原理和结构
根据前面所学的方程，可作出变压器空载时的相量图：
（1）以 为参考相量
（2） 与 同相， 滞后 ，
（3） 滞后 ， ；
（4）
（5）
空载运行小结
1
2
主磁通大小由电源电压、电源频率和一次线圈匝数决定，与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。
3
4
电抗是交变磁通所感应的电动势与产生该磁通的电流的比值，线性磁路中，电抗为常数，非线性电路中，电抗的大小随磁路的饱和而减小。
当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈尖顶波形。
实际空载电流为非正弦波，但为了分析、计算和测量的方便，在相量图和计算式中常用正弦的电流代替实际的空载电流。
二、空载损耗
对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比，与电流频率的1.3次方成正比，即
空载损耗约占额定容量的0.2%~1%，而且随变压器容量的增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。
等效电路及相量图 折算 折算原则：1）保持二次侧磁动势不变；2）保持二次侧各功率或损耗不变。 方法：（将二次侧折算到一次侧) 折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组(N2=N1)来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变,用一个等效的电路代替实际的变压器。
折算后的方程式为
3.1 变压器的基本工作原理和结构
3.2 单相变压器的空载运行
3.3 单相变压器的负载运行
3.4 变压器的参数测定
3.5 标么值
3.6 变压器的运行特性
3.7 三相变压器
3.8 变压器的并联特性
变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将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.
变压器的基本结构与工作原理
变压器的基本结构与工作原理变压器，这个名字一听就有点高大上，但其实它的工作原理就像我们日常生活中的很多事情，简单而又神奇。
你想啊，就像你把一杯热水倒入另一杯冷水，温度就会慢慢平衡一样，变压器也在电流的世界里做着类似的事情。
那今天就来聊聊这个小家伙的基本结构和它是怎么工作的吧！1. 变压器的基本结构1.1 铁心首先，变压器的核心部分就是铁心。
这玩意儿可不简单，想象一下，它就像是变压器的脊梁骨，得承受一切。
一般来说，铁心是由很多层薄铁片叠成的，目的是为了减少能量的损耗。
你知道的，越薄越轻，热量就不容易散发，节省电力也省心。
它的工作方式就像一个优雅的舞者，轻轻地在电流中舞动，把能量传递得流畅无比。
1.2 绕组接下来，绕组就是变压器的“心脏”了。
它们一般分为高压绕组和低压绕组，就像是两个兄弟，一个负责“高大上”，一个负责“接地气”。
电流在高压绕组里走得飞快，像个风一样呼啸而过；而在低压绕组里，它则慢慢变得温和，适合我们日常使用。
这个过程就像一个调皮的小孩子，时而奔放，时而安静，总是给我们带来惊喜。
2. 变压器的工作原理2.1 电磁感应好了，讲到这里，很多人可能会问，这变压器到底是怎么工作的呢？其实，变压器的工作原理主要是依靠电磁感应。
简单来说，就是一个线圈里有电流流动时，周围就会产生磁场。
这个磁场就像是魔法一样，能影响到另一个线圈。
你想啊，如果你在火锅店里，锅里煮的火锅冒着热气，旁边的食材也会被吸引过来一样。
电流通过高压绕组产生的磁场，就能让低压绕组里的电流悄悄跑出来。
2.2 电压转换当我们把电流传递给低压绕组的时候，电压就会发生变化。
就像我们常说的“换个地方看看”，有时候会让事情变得更好。
在变压器中，电压的高低取决于绕组的圈数比。
如果高压绕组的圈数多，那么电压就高；反之，如果低压绕组的圈数少，电压就低。
这个过程就像打麻将，手里的牌决定了你能出的招数，变压器的“牌”也是这样定的。
3. 变压器的应用3.1 生活中的变压器变压器的应用可谓无处不在。
变压器的基本工作原理和基本结构
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目 录
• 变压器概述 • 变压器的基本工作原理 • 变压器的基本结构 • 变压器的运行和维护 • 变压器的发趋势和未来展望
01
变压器概述
变压器定义
01
变压器是一种利用电磁感应原理 改变交流电压的设备。
02
它通常由两个或多个绕组组成， 一个绕组接入电源作为原边，另 一个绕组接入负载作为副边。
匝间绝缘是绕组之间的绝缘，采用 绝缘材料如纸板、玻璃纤维等。
层间绝缘是不同匝数的绕组之间的 绝缘，采用绝缘材料如绝缘纸等。
变压器的油箱和冷却系统
油箱是变压器的外壳，用于容纳变压 器内部的主要部件。
冷却系统包括散热器和油泵，用于将 变压器运行过程中产生的热量传递到 散热器上，再通过油泵循环冷却油， 保持变压器正常运行温度。
03
变压器的基本结构
变压器的铁芯
铁芯是变压器的重要组成部分， 由硅钢片叠装而成，具有良好的 磁导性。
铁芯分为心柱和铁轭两部分，心 柱用于绕制原边线圈，铁轭用于 连接心柱。
铁芯的作用是作为变压器磁路的 主体，传递和转换磁场，进而实 现电压和电流的变换。
为了减小铁损和磁滞损耗，铁芯 采用涂漆绝缘处理。
变压器的电流变换原理
变压器的电流变换是指通过调节一次绕组的电 压或电流，改变铁芯中的磁通量，从而影响二 次绕组的电流。
当二次绕组接负载时，电流在绕组中产生磁场， 磁场在铁芯中产生磁通量。磁通量在二次绕组 中产生感应电动势，从而形成二次电流。
通过改变一次绕组的电压或电流，可以改变铁 芯中的磁通量，从而改变二次绕组的电流。
通过智能化的监控和维护系 统，能够实时监测变压器的 运行状态，预测潜在故障并 及时采取维护措施，提高变
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气 体 继 电 器
化过程及吸收空气中的水分的 如果事故严重，变压器油大量
速度。——呼吸
汽化，油气冲破安全气道管口 的密封玻璃，冲出变压器油箱，
避免油箱爆裂。
● 冷却装置
油泵——为了加快散热，有的大型 变压器采用内部 油泵强迫油循环 风扇——外部用变压器风扇吹风 自来水——冲淋变压器油箱。这些 都是变压器的冷却装置。
3.1 变压器的基本工作原理和结构
→ 思考 → 学习内容 → 知识要点
3.1 变压器的基本工作原理和结构
• 3.1.1 变压器的基本工作原理及分类 • 3.1.2 变压器的基本结构 • 3.1.3 变压器的型号与额定值
3.1.1 变压器的基本工作原理和分类
电动机
变压器
一、变压器的基本工作原理
问题: 为什么将变压器的原边接到交流电源上，灯 泡就会发光呢？
图 3.1.4 铁芯结构示意图
壳式 —— 结构复杂， 用在小容量变压器和 电炉变压器
●铁芯的交叠装配 • 变压器铁心叠法，偶数层刚好压着奇数层的接缝，从
而减少了磁路和磁阻，使磁路便于流通 ——接逢处气 隙小
• 可以避免涡流在钢片之间流通
奇数层
偶数层
奇数层
偶数层
图 3.1.6 叠片式铁世交错的叠放方式
※交叠式 ——铁壳式 变压器常用。高压 绕组和低压绕组各 分为若干个线饼， 沿着铁芯柱的高度 交错地排列着
图3.1.9 交叠式绕组
三、油箱和冷却装置
• 变压器油——冷却、绝缘
①绝缘：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱 之间
②散热：热量通过油箱壳散发，油箱有许 多散热油管，以增大散热面积。采用内部 油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风 或用自来水冲淋变压器油箱
绕线模上绕制而成。
• 为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机
械性能良好，绕组线圈作成圈形。
• 按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可
分为铁芯式和铁壳式两类
• 基本型式——根据高低压绕组在铁芯柱上排列
方式不同可分为同芯式和交叠式
※ 铁壳式变压器
• 变压器的铁芯柱在中间，铁
轭在两旁环绕，且把绕组包 围起来
平板式 —— 小容量
排管式—— 较大容量
油箱—— ●机械支撑、冷 却散热、
保护作用
变压器运行时产生热量，使变 压器油膨胀，储油柜中变压器 油上升，温度低时下降。
储油柜使变压器油与空气接触 面较少， 减缓了变压器油的氧
当变压器出现故障时，产生的 热量使变压器油汽化，气体继 电器动作，发出报警信号或切 断图电3源.1.。20
3、若略去绕组电阻和漏抗压降，则以上两式之比为： U1/U2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2
4、U1/U2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2=k， k——定义为变压器的变比。 即：U1/U2=N1/N2 =K
● 从此式可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可 达到改变电压的目的了
● 变压器就是按照“动电生磁，动磁生电”的电磁感 应原理制成的。
电压的线路
多绕组变压器，如分裂变压器
电力变压器类别-冷却方式
• 油浸式变压器——铁芯和绕组都一起浸
入灌满了变压器油的油箱中，可以加强 绝缘和改善冷却散热条件（大容量）
• 干式变压器 ——能满足特殊要求，如安
全（小容量变压器）
• 充气式变压器——绝缘性能优于油浸式
（大容量）SF6
电力变压器类别-冷却方式
●变压器铁心柱横截面
• 小型变压器做成方形或者矩形
• 大型变压器做成阶梯形 ，容量大则级数多。叠片
间留有间隙作为油道(纵向或横向)。
近年来，出
现一种渐开
线形铁芯—
油道
—优点：节 省硅钢片，
便于机械化
生产，节省
工时
图 3.1.7 铁芯柱截面
二、绕组——变压器的电路
• 变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在
四、绝缘套管
• 绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。
导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的
• 铁芯 • 绕组 • 油箱和冷却装置 • 绝缘套管 • 保护装置
图3.1.2 油浸式电力变压器
一、铁芯——变压器的磁路
电力变压器的铁心是由0.35mm厚的冷轧硅钢片叠 成。减少涡流损耗，提高导磁系数。
铁轭
铁心柱
图3.1.3 变压器的铁芯平面
●铁芯结构——心式、壳式
心式 —— 结构简单 工艺简单应用广泛
二、变压器的分类
变压器的外型和器身图
电力变压器的类别——用途分
（一）电力变压 器
配电变压器
升压变压器
降压变压器
电力变压器的类别——用途分
(二) 特种变压器
试验、仪用等变压器
电炉、整流变压器
电力变压器类别-线圈数目分
双绕组变压器，在铁芯中有两个绕组，
一个为初级绕组，一个为次级绕组
自耦变压器，初级、次级绕组合为一个 三绕组变压器，三个绕组连接三种不同
干式变压器
油浸式变压器
强迫油循环电力变压器
电力变压器类别-相数
单相变压器
三相变压器
电力变压器类别-调压方式
有载调压变压器
无载调压变压器
作业
P121
3.1 变压器是怎样变压的,为什么能变电压,而不能 变频?
3.3 变压器一次绕组若接在直流电源上,二次侧会
有稳定的直流电压吗?为什么?
3.1.2 电力变压器的基本结构
一、变压器的基本工作原理
变压器就是按照“动电生磁，动磁生电” 的电磁感应原理制成的。
灯泡——将电能转换成了光能
工作原理
1、当一次绕组接交流电 压后，就有励磁电流i1 流过，该电流在铁心 中可产生一个交变的 主磁通Φ
2、Ф在两个绕组中分别产 生感应电势e1和e2 e1=－N1 dФ/dt e2=－N2 dФ/dt
• 结构比较坚固、制造工艺复
杂，高压绕组与铁芯柱的距 离较近，绝缘也比较困难
• 通常应用于电压很低而电流
很大的特殊场合，例如，电 炉用变压器。这时巨大的电 流流过绕组将使绕组上受到
图3.1.8 壳式变压器的结构示意图
※ 芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图
• 绕组同芯套装在变压器铁心柱上，低
压绕组在内层，高压绕组套装在低压 绕组外层，以便于绝缘。
图3.1.9 芯式变压器的铁芯和绕组的装配示意图
● 绕组的基本型式——同心式
※ 同芯式——铁芯式变压 器常用。高压绕组和低压 绕组均做成圆筒形，然后 同芯地套在铁芯柱上 ，为
便于绝缘，通常低压绕组 在里面，高压绕组在外面 ， 中间加绝缘纸筒绝缘
低压 高压
三相心式变压器外观示意图
绕组的基本型式——交叠式