变压器的基本工作原理和结构摘要
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。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理引言：变压器是电力系统中常见的重要设备，它通过改变交流电的电压大小，实现电能的传输和分配。
本文将介绍变压器的结构和工作原理。
一、变压器的结构1.1 主要组成部分- 核心：变压器的核心由铁芯和绕组构成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁滞损耗和铁损耗。
绕组则由两个或多个绕组线圈组成，分别称为初级绕组和次级绕组。
- 外壳：变压器的外壳通常由绝缘材料制成，用于保护内部的绕组和核心，同时也提供绝缘和安全防护。
- 冷却系统：变压器通常需要冷却系统来控制温度，以确保其正常运行。
常见的冷却系统包括自然冷却和强制冷却。
1.2 结构类型- 干式变压器：干式变压器的绕组和铁芯都是在干燥的环境中运行，不需要油作为绝缘介质。
它具有结构简单、维护方便等优点，广泛应用于城市建筑、商业中心等场所。
- 油浸式变压器：油浸式变压器的绕组和铁芯都被浸泡在绝缘油中，以提供更好的绝缘性能和散热效果。
它通常用于大型电力系统和工业领域。
二、变压器的工作原理2.1 电磁感应原理- 变压器的工作基于电磁感应原理。
当交流电通过初级绕组时，产生的磁场会穿过铁芯并感应次级绕组中的电流，从而实现能量的传输。
2.2 变压器的变比- 变压器的变比是指初级绕组和次级绕组的匝数比。
根据变比的不同，变压器可以实现升压、降压或维持电压不变。
2.3 能量传输和损耗- 变压器通过电磁感应将电能从初级绕组传输到次级绕组，实现电压的变换。
在能量传输过程中，会有一定的电阻损耗和磁滞损耗，需要通过冷却系统来控制温度并确保变压器的安全运行。
三、变压器的应用领域3.1 电力系统- 变压器在电力系统中起到关键作用，用于输电和配电。
它将发电厂产生的高电压电能升压后输送到输电线路，再经过变电站降压分配给用户。
3.2 工业领域- 变压器在工业领域中广泛应用，用于供电、电机启动、电炉加热等。
它可以根据不同设备的电压要求，提供合适的电能供应。
3.3 交通运输- 变压器也被用于交通运输领域，如电动列车、电动汽车等，用于变换电能的电压和频率，以满足不同设备的需求。
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。
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.
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理一、变压器结构简介变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，它由铁芯和绕组组成。
1. 铁芯：变压器的铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减少磁场的涡流损耗。
铁芯的作用是集中和引导磁场，使其能够有效地穿过绕组。
2. 绕组：变压器的绕组分为初级绕组和次级绕组。
初级绕组通常连接到电源，次级绕组连接到负载。
绕组由导线绕制而成，可以是铜线或者铝线。
绕组的匝数比决定了变压器的变比。
二、变压器工作原理变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律和电磁感应定律。
1. 法拉第电磁感应定律：当一个导体在磁场中运动或者磁场的强度发生变化时，导体中将产生感应电动势。
变压器利用这个原理来改变电压。
2. 电磁感应定律：当一个导体中有电流通过时，会产生一个磁场。
变压器利用这个原理来传递电能。
变压器的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：步骤1：首先，交流电源连接到变压器的初级绕组。
当电流通过初级绕组时，会在铁芯中产生一个交变磁场。
步骤2：由于铁芯的存在，交变磁场会在次级绕组中产生感应电动势。
感应电动势的大小取决于初级绕组和次级绕组的匝数比。
步骤3：感应电动势会导致次级绕组中产生电流。
这个电流会产生一个与初级绕组中电流方向相反的磁场。
步骤4：这个反向的磁场会与初级绕组中的磁场相互作用，从而减小或者增大初级绕组中的磁场。
步骤5：根据法拉第电磁感应定律，改变初级绕组中的磁场会导致在次级绕组中产生一个新的感应电动势。
步骤6：通过改变初级绕组和次级绕组的匝数比，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
总结：变压器是一种用来改变交流电压的设备，它由铁芯和绕组组成。
铁芯的作用是集中和引导磁场，绕组则负责传递电能。
变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律和电磁感应定律。
通过在初级绕组中产生交变磁场，然后在次级绕组中感应出一个新的电动势，变压器能够实现输入电压和输出电压之间的变换。
变压器在电力系统中起着至关重要的作用，广泛应用于发电厂、变电站和各种电力设备中。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理一、变压器结构简介变压器是一种用于改变交流电压的电气设备，它通过电磁感应原理将电能从一个电路传输到另一个电路，同时改变电压大小。
变压器的结构主要包括铁心、线圈和外壳。
1. 铁心：变压器的铁心通常由硅钢片叠压而成。
硅钢片具有较高的电阻和磁导率，能有效地减少铁心中的涡流损耗和磁滞损耗。
铁心的形状通常为矩形或环形，以提高磁路的效率。
2. 线圈：变压器的线圈分为初级线圈和次级线圈。
初级线圈通常由较粗的导线绕制而成，连接到电源端，用于输入电能。
次级线圈则由较细的导线绕制而成，连接到负载端，用于输出电能。
线圈之间通过铁心的磁场耦合起到传输电能的作用。
3. 外壳：变压器的外壳主要用于保护内部的线圈和铁心，并提供绝缘和散热功能。
外壳通常由绝缘材料或金属材料制成，以防止电击和保护内部元件。
二、变压器工作原理变压器的工作原理基于电磁感应现象，根据法拉第电磁感应定律，当交流电通过初级线圈时，会在铁心中产生一个变化的磁场。
这个磁场会通过铁心传递到次级线圈中，从而在次级线圈中产生感应电动势。
根据楞次定律，感应电动势的方向与磁场变化的方向相反，因此次级线圈中的感应电动势会导致电流的流动。
根据欧姆定律，当电流通过次级线圈时，会产生一个电压，这个电压可以用于驱动负载。
变压器的工作原理可以通过以下几个步骤来描述：1. 当交流电通过初级线圈时，电流的变化会在铁心中产生一个变化的磁场。
2. 这个磁场会通过铁心传递到次级线圈中，从而在次级线圈中产生感应电动势。
3. 感应电动势的方向与磁场变化的方向相反，导致次级线圈中的电流流动。
4. 当电流通过次级线圈时，会产生一个电压，这个电压可以用于驱动负载。
变压器通过改变线圈的匝数比例，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
根据变压器的匝数比例，可以分为升压变压器和降压变压器。
当次级线圈的匝数大于初级线圈的匝数时，输出电压会升高；当次级线圈的匝数小于初级线圈的匝数时，输出电压会降低。
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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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、在油箱内的一端与线 圈的端点联接，在外面的一端与外线路联 接。
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。
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
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
变压器铁心叠●法铁，芯偶的数交层叠刚装好配压着奇数层的接缝，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
●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绕线模 上绕制而成。
平板式 —— 小容量 排管式—— 较大容量 散热气式—— 大容量
●油箱—— 强迫油循环——大容量
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
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。
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
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
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
变压器的基本工作原理和结构
变压器的基本工作原理及分类 变压器的基本结构 变压器的型号与额定值
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？
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。
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 ※交叠式 ——铁壳式变压
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 使绕组上受到巨大的电磁力，铁 壳式结构可以加强对绕组的机械 支撑，使能承受较大的电磁力。
图3.Байду номын сангаас.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。
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
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
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）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电压的
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
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