小容量变压器(1)
变压器多个种类的分类
变压器多个种类的分类变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等进行分类。
1.按用途分类（1）电力变压器。
主要用于电力系统中，如升压变压器、降压变压器配电变压器、联络变压器和厂用变压器等。
（2）特殊变压器。
指除用于电力系统以外的变压器，如调压器、仪用互感器（电压互感器与电流互感器）、矿用变压器、试验变压器整流变压器、电炉变压器、电焊变压器和旋转变压器等。
2.按绕组数目分类可分为自耦变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。
自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统，也可做为普通的升压或降后变压器用。
双绕组变压器用于连接电力系统中的两个电压等级。
三绕组变压器一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。
3.按相数分类可分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。
单相变压器用于单相负荷和三相变压器组，三相变压器用于三相系统的升、降电压。
4.按冷却介质分类可分为干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。
干式变压器依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。
油浸式变压器依靠油作冷却介质。
5.按冷却方式分类以油浸式变压器为例，可分为油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、油浸强迫油循环风冷变压器、油浸强迫油循环水冷却变压器和油浸强迫油循环导向冷却变压器。
6.按调压方式分可分为无激磁调压变压器和有载调压变压器。
7．按铁芯形式分1）芯式变压器：用于高压的电力变压器。
2）壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器。
双绕组变压器和三绕组变压器的区别主要就是绕组数即线圈数的区别。
双绕组变压器就是里面只有两个绕组，简单点说就是两个线圈，当然变压值也是固定的，比如110KV变35KV 等，三绕组变压器就是里面有三个线圈，可以变出两组不同的电压值，如同时可以输出110KV-35KV、110KV-10KV两种电压。
双绕组变压器有一种特殊类型是三绕组变压器不存在的，那就是隔离变压器，简称隔离变。
小型变压器
（4）计算每绕组的匝数
• 绕组感应电势有效值E
• E=4.44 f WBMS/100000000 • 每感应1V对应匝数 W0=W/E • 工频 f =50HZ
• W0=450000/(BM×S)
• 每个绕组对应匝数
• 一次绕组W1= W0×U1 ，二次绕组 • W2= W0×U2×1·05 ，W3=W0×U3×1·05，·······
• BM为磁通密度
• 注：二次侧的绕组匝数应增加5﹪。补偿负载 时线路中的电压降
硅钢片磁通密度BM选取值表7-2
硅钢片种类与型号 热轧 硅钢片D41、D42
磁通密度BM选取值/GS 10000-12000
热 轧 硅钢片D43
11000-12000
冷轧 硅钢片D310
12000-14000
冷 轧取向硅钢片
7.1 小型变压器设计的计算方法
• 7.1.1 小型变压器的结构 • 小型变压器是指用于工频范围内进行电压、电
流变换的小功率变压器，容量从几十伏安到1 千伏安。这种变压器应用十分广泛。常见的有 灯丝变压器、电源变压器、控制变压器及行灯 变压器等。 • 小型变压器基本结构是铁心和线圈两大部分组 成。
铁心
（6）核算铁芯窗口面积
• 知绕组匝数、线径、绝缘厚度等核算变压 器绕组所需铁芯窗口面积
• 例：热轧硅钢片D41，E字形铁芯中柱宽度a=3.4（cm），
• 输入~220V，(380V);50HZ ，负载~40V、(100V);40W。 • 电流密度（铜线）j=3 （A/ m㎡）
• 解：（1）选取漆包线型号规格
截面 线径 截面 线径 截面 线径 截面 线径 St/m㎡ d/mm St/m㎡ d/mm St/m㎡ d/mm St/m㎡ d/mm 0.0314 0.20 0.1320 0.41 0.302 0.62 0.581 0.86 0.0415 0.23 0.1521 0.44 0.322 0.64 0.697 0.93 0.0491 0.25 0.1735 0.47 0.353 0.67 0.785 1.0 0.0573 0.27 0.1886 0.49 0.374 0.69 0.916 1.08 0.0661 0.29 0.204 0.51 0.407 0.72 1.057 1.16 0.0755 0.31 0.221 0.53 0.430 0.74 1.227 1.25 0.0855 0.33 0.238 0.55 0.466 0.77 1.539 1.40 0.0962 0.35 0.255 0.57 0.503 0.80 1.911 1.56 0.1184 0.38 0.273 0.59 0.541 0.83 2.22 1.68
什么是励磁涌流(1)
什么是励磁涌流？变压器励磁涌流是：变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。
变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，因此产生极大的涌流，其中最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍。
励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角，变压器铁芯的剩余磁通和电源系统地阻抗等因素而变化，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间（该时磁通为峰值）。
变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量，随时间衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电抗，一般大容量变压器约为5-10秒，小容量变压器约为0.2秒左右。
1 概述变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。
当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。
2 励磁涌流的特点当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下：1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
2)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。
因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。
3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。
4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。
当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。
3 励磁涌流的大小3.1 合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化在交流电路中，磁通Φ总是落后电压u90°相位角。
如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，如图1所示。
在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。
课程设计110-10KV变电站电气一次部分设计
本次设计的变电站的两个电压等级分别为：110kV、10kV，所以选用主变的 接线级别为 YN， d11 接线方式。
（4）容量比的选择 根据原始资料可知， 110kV 侧负荷容量与 10kV侧负荷容量一样大，所以容 量比选择为 100/100。 （5）主变冷却方式的选择 主变压器一般采用冷却方式 有自然风冷却（小容量变压器）、强迫油循 环风冷却（大容量变压器）、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。 在水源充足，为了压缩占地面积的情况下，大容量变压器也有采用强迫油循 环水冷却方式的。强迫油循环水冷却方式散热效率高，节约材料，减少变压器本 身尺寸，其缺点是这样的冷却方式要在一套水冷却系统和有关附件，冷却器的密 封性能要求高，维护工作量大。而本次设计的变电所位于郊区，对占地要求不是 十分严格，所以应采用强迫油循环风冷却方式。 因此选择 2 台 25 兆伏安主变可满足供电要求； 选择主变型号为：SFZ10-25000/110
4 28 25 17 11 780 23
22
17
5 22 27 19 16 690 21
19
16
附图 发电厂变电所地理位置图 G 一 汽轮发电机 QFS-50-2 ，10.5KV,50MW, cosΦ=O．8， ＊=0.195； T — 变压器 SF10 —63000／121±2x2 .5％；YNd11;
XXXX 学校
课程设计说明书
题 目：A1# 110/10KV变电站电气一次部分设计
姓 名：
院 （系）：
XXXXXXXXX 学院
专业班级：电气工程及其自动化 20XX 级 X 班
学 号：
指导教师：
成 绩XX 年 XX 月 XX 日
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郑州轻工业学院
小型变压器的简易计算
小型变压器的简易计算：1，求每伏匝数每伏匝数=55/铁心截面例如，铁心截面=3.5╳1.6=5.6平方厘米故，每伏匝数=55/5.6=9.8匝2，求线圈匝数初级线圈n1=220╳9.8=2156匝次级线圈n2=8╳9.8╳1.05=82.32 可取为82匝次级线圈匝数计算中的1.05是考虑有负荷时的压降3，求导线直径要求输出8伏的电流是多少安？这里我假定为2安。
变压器的输出容量=8╳2=16伏安变压器的输入容量=变压器的输出容量/0.8=20伏安初级线圈电流I1=20/220=0.09安导线直径d=0.8√I初级线圈导线直径d1=0.8√I1=0.8√0.09=0.24毫米次级线圈导线直径d2=0.8√I2=0.8√2=1.13毫米经桥式整流电容滤波后的电压是原变压器次级电压的1.4倍。
小型变压器的设计原则与技巧小型变压器是指2kva以下的电源变压器及音频变压器。
下面谈谈小型变压器设计原则与技巧。
1.变压器截面积的确定铁芯截面积a是根据变压器总功率p确定的。
设计时，若按负载基本恒定不变，铁芯截面积相应可取通常计算的理论值即a=1.25 。
如果负载变化较大，例如一些设备、某些音频、功放电源等，此时变压器的截面积应适当大于普通理论计算值，这样才能保证有足够的功率输出能力。
2.每伏匝数的确定变压器的匝数主要是根据铁芯截面积和硅钢片的质量而定的。
实验证明每伏匝数的取值应比书本给出的计数公式取值降低10％～15％。
例如一只35w电源变压器，通常计算(中夕片取8500高斯)每伏应绕7.2匝，而实际只需每伏6匝就可以了，这样绕制后的变压器空载电流在25ma左右。
通常适当减少匝数后，绕制出来的变压器不但可以降低内阻，而且避免因普通规格的硅钢片经常发生绕不下的麻烦，还节省了成本，从而提高了性价比。
3.漆包线的线径确定线径应根据负载电流确定，由于漆包线在不同环境下电流差距较大，因此确定线径的幅度也较大。
一般散热条件不太理想、环境温度比较高时，其漆包线的电流密度应取2a/mm2(线径)。
变压器种类分为有哪些？
变压器种类分为有哪些？变压器种类分为有哪些?答: 变压器的种类繁多,但就其⼯作原理⽽⾔,都是根据电磁感应原理(基于法拉第电磁感应定律，将某⼀种电压、电流、相数的电能转换变成另⼀种电压、电流、相数的电能)制成的⼀种静⽌的电⽓设备。
⼴泛应⽤于输配电系统和电⼦线路中，它主要起到将交流电压升⾼或降低，并保持频率不变的作⽤。
常⽤变压器的分类如下。
(1)按⽤途分为①电⼒变压器(变配电⽤):⽤于输配电系统的升压或降压,是最常⽤的⼀类变压器。
②试验变压器:产⽣⾼压,对电⽓设备进⾏耐压试验;或产⽣低阻抗的低压,对电⽓设备进⾏⼤电流试验。
③仪⽤变压器(包括⼩功率电源变压器)、电⼦变压器(电⼦开关⾼频变压器):如电压互感器、电流互感器、⽤于测量仪表和继电保护装置。
④特殊⽤途变压器:冶炼⽤的电炉变压器、矿⽤变压器(矿⽤照明和配电⽤)、船⽤变压器(船泊照明和配电⽤)、电解⽤的整流变压器、焊接⽤的交流弧焊变压器、静电除尘⽤的⾼压整流变压器，各种⽤途的调压器等。
(2)按相数分为①单相变压器:⽤于单相负荷的变压器。
②三相变压器:⽤于三相或单、三相混合负荷的变压器。
③单相变压器组:由三个完全相同的单相变压器组成三相变压器组,常⽤于⼤容量的电⼒变压器。
(3)按绕组形式分为①⾃耦变压器:⽤于连接超⾼压,⼤容量的电⼒系统。
②双绕组变压器:⽤于连接两个电压等级的电⼒系统。
③三绕组变压器:连接三个电压等级,⼀般⽤于电⼒系统区域变电站。
(4)按铁芯形式分①芯式变压器:⽤于⾼压的电⼒变压器。
②壳式变压器:⽤于⼤电流的特殊变压器,如电炉变压器电焊变压器等;或⽤于电⼦仪器及家⽤电器的电源变压器。
(5)按冷却⽅式分①油浸式变压器:如油浸⾃冷、油浸风冷、油浸⽔冷、强迫油循环和⽔内冷等。
②千式变压器:依靠空⽓对流进⾏冷却,⼀般⽤于局部照明，电⼦线路等⼩容量变压器。
③充⽓式变压器:⽤特殊化学⽓体(SF6)代替变压器散热。
④蒸发冷却变压器:⽤特殊液体代替变压器油进⾏绝缘散热。
变压器容量大小选择
变压器容量大小选择一、按变压器的效率最高时的负荷率βMS=Pjs/βb×cosφ2(KVA) (1)式中Pjs——建筑物的有功计算负荷KW;cosφ2——补偿后的平均功率因数，不小于0.9;βb——因此，变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率βbβb=βM=Po/PKH (2)式中Po——变压器的空载损耗;PKH——然而高层建筑中设备用房多设于地下层，为满足消防的要求，配电变压器一般选用干式或环氧树脂浇注变压器，表一为国产SGL表国产SGL型电力变压器最佳负荷率βm容量(千伏安) 500 630 800 1000 1250 1600空载损耗(瓦) 1850 2100 2400 2800 3350 3950负载损耗(瓦) 4850 5650 7500 9200 11000 13300损失比α2：2.62 2.69 3.13 3.20 3.28 3.37最佳负荷率βm% 61.8 61.0 56.6 55.2 55.2 54.5技术文章选择变压器容量的简便方法:我们在平时选用配电变压器时,如果把变压器容量选择过大,就会形成“大马拉小车”的现象。
这不仅增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于空载状态,使无功损失增加。
如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处与过负荷状态,易烧毁变压器。
因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一,在实际应用中,我们可以根据以下的简便方法来选择变压器容量。
高频变压器变压器容量本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。
配电变压器的负载率在0.5～0.6之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量。
如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。
对于仅向排灌等动力负载供电的专用变压器，一般可按异步电动机铭牌功率的1.2倍选用变压器容量。
一般电动机的启动电流是额定电流的4~7倍,变压器应能承受住这种冲击,直接启动的电动机中最大的一台的变压器容量,一般不应超过变压器容量的30%左右。
2023年高压电工证试题易错题一--答案及解析
1、消雷器就是利用金属针状电极得电磁感应原理,使雷云电荷被中与,从而不致发生雷击现象。
( x)2、三相一次或二次重合闸属于110KV及以下线路保护测控装置在测控方面的主要功能。
（x）3、对于接线方式较为简单的小容量变电所，操作电源常常采用蓄电池（错）答案解析:小容量的变电所，操作电源常用交流电源4.电路中负荷为电阻性负载时,恢复电压等于电源电压,不利于电弧熄灭。
( 错)答案解析: 电阻性负载没有感应电流，利于灭弧。
5.如果电流表并联在线路中测量，则电流表有可能会因过载而被烧坏（对）6. 变压器异常运行状态主要包括:保护范围外部短路引起的过电流,电动机自起动等原因所引起的过负荷、油浸变压器油箱漏油造成油面降低、轻微匝间短路等。
(错)答案解析:电动机自起动不属变压器异常7.绝缘电阻可以用接地电阻测量仪来测量。
（错）答案解析:绝缘电阻用兆欧表测量。
8.电网谐波的产生主要在于电力系统中存在各种线性元件。
( 错)答案解析:主要是非线性元件产生谐波9. 电压互感器的容量是指其二次绕组允许接入的负载功率(以VA值表示)分额定容量和最大容量。
( 对)10.电力线路过电流保护的动作电流按躲过线路末端最大短路电流定。
（错）答案解析: 电力线路过电流保护的动作电流按躲过线路末端最大负荷电流定11. 额定电压和标定容量均相同的单相高压电容器,接入同一电压等级的电网时,电容器组的结线方式接成三角形和接成星形的补偿效果相同。
(错)答案解析:两种接法电容器的电压不同，一般三角形接法12.在过电压作用过去后,阀型避雷器中流过雷电流。
(错)答案解析: 过电压作用过去后，避雷器中不流过电流。
13.变压器并列运行一般允许阻抗电压有+10%的差值.若差值大,可能阻抗电压大的变压器承受负荷偏高,阻抗电压小的变压器承受负荷偏低,从而影响变压器的经济运行。
(错)答案解忻:阻抗电压小的变压器内阻也小，流过电流较大，与阻抗电压大的变压器并列，阻抗电压小的承受负荷偏大。
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19
U1 =－E1＋Z1I0
4.5 变压器的等值电路
=－E1＋(R1＋ jX1) I0
U2 = E2 + E2－R2I2
= E2－(R2＋ jX2) I2
I1 R1 U1
X1 E1
X2 E2
R2
I2
U2
ZL
方框部分反映原副边的磁耦合，非线性，若能简化为一个电路等效，可方便分析。
20
二、T 形等效电路
小容量变压器
控制电机
测控1202 吴少鹏 赵开俊
1
• 1.概述 • 2.变压器的结构和工作原理 • 3.变压器空载时的情况 • 4.变压器负载时的情况 • 5.变压器的技术数据和额定值 • 6.变压器的应用选择和使用
1.概述
小容量变压器在自动控制系统中是不可缺少的原件， 在自动控制系统中有以下几种用途：用做电源变压器将 交流电网电压变成所需要的数值不同和各种交流电压， 或作为整流变压器，还可以用作输出输入变压器。
1
负载。
N1
i2
++
–e2 + e–2
u2 –
Z
N2
u1
i1 ( i1N1)
1
dΦ e1 N1 dt
有载时，铁心中主磁通 是由一次、二次绕组 磁通势共同产生的合成 磁通。
dΦ e2 N 2 dt
eσ1
Lσ1
di1 dt
i2 ( i2N2)
17
2
eσ2
Lσ2
d i2 dt
变压器负载运行时的磁动势平衡方程
5
心式铁心
壳式铁心
环形铁心
特点：导磁性能好 损耗较小 铁心材料得到充分利用
2. 绕组
一次绕组：输入电能 二次绕组：输出电能 高压绕组：接于高压电网 低压绕组：接于低压电网
9
二、变压器的工作原理
变压器是利用电磁感应原理制造而成，电磁感应 就是线圈锁交链的磁通随时间发生变化时线圈内 就感应出电势，这种现象叫电磁感应
感应电动势滞后磁通 90 。
e2 u20
空载运行时，二次绕组电流为零，变压器没有功率输出，一次绕组也就没有对应的 功率输入。空载电流i0就是就是建立空载磁场、产生主磁通的励磁电流im
14
(2) 漏磁通
因漏磁通磁路近似线性，有1∝i0
漏电感
L1 =
N1 i0
漏电抗
X1 = 2fL1
E1 =－jX1 I0
（3）一、二次绕组上感应电动势的参考方向与电流的参考方向一致， 主磁通与漏磁通的参考方向与电流方向之间符合右手螺旋关系。
11
二、变压器的空载运行
1. 变压器空载运行的电磁关系
A
i0
u1
e1 e1
X
Φ Φ1
Φ1
u1
i0
N1i0
Φ
12
a
e2 u20
x
eσ1
Lσ1
di1 dt
e1
dΦ
e1
e1 N1 dt
U1 =－E1＋Z1I0 U2 = E2 + E2－R2I2
= E2－(R2＋ jX2) I2 = E2－Z2I2
U2 = ZLI2 N1I1＋N2I2 = N1I0
N1I1= N1I0＋(－N2I2)
I1= I0＋(－
I2) = INN0＋21 (－ I2)
i1
+
u– 1
e+–σe11+–
N1
1 k
满载下：I1 >> I0
I1≈－
1 I2 k
18
2
1
i2
+ –e2e+–2
+
u2 –
Z
N2
I1= I0＋(－
励磁分量
N2 I2) = IN0＋1 (－ I2)
负载分量
1
k
励磁分量用于产生主磁通； 负载分量的大小由二次电流的大小决定，方向与二次电流方向相反；
为使主磁通保持不变，负载电流增大，则一次电流也将增大。
电
E1
N1
压
∴k =
= E2 ≈
N2
i0
u1
e1 e1
U1 U20
结论：
① U1不变，主磁通不变 ② N1 > N2：降压变压器；
N1 < N2：升压变压器。
工程上，k > 1。
Φ Φ1
16
e2 u20
4.4 变压器负载时的情况
带负载运行情况
i1
+
–
2
u ee 一次侧接交流电源，二次侧接
–1
– 1+ +σ1
3. 空载运行时的电压方程 一次绕组：
i0
u1
e1 e1
Φ Φ1
U1 =－E1－E1 ＋R1I0 =－E1＋(R1＋ jX1) I0 =－E1＋Z1I0
一次绕组漏阻抗
15
e2 u20
U1 =－E1＋Z1I0
工程近似：
U1≈－E1
U1≈E1 = 4.44 fN1m 二次绕组：
U20 = E2
开 路
U20 = E2 = 4.44 fN2m
U1 =－E1+Z1I1
I1 R1 U1
X1 E1
U2= E2－Z2I2
X2 E2
R2
I2
U2 ZL
因
E1 = E2
I1 R1 U1
有效值
E
Em 2
2
fN m
2
4.44 fN m
13
※ 一次绕组： ※ 二次绕组：
结论：
E
Em 2
2
fN m
2
4.44
fN m
e1 = E1m sin(t－90 )
或： E1 =－j4.44fN1m e2 = E2m sin(t－90 )
i0 e u1e11
Φ Φ1
或： E2 =－j4.44fN2m
i1 u1 E1
N1
Φ
W1 W2
i2 E2 u2 ZL N2
10
4.3 变压器空载运行分析
一、变压器各电磁量的参考方向
i1
u1
e1 e1
N1
Φ
Φ1 Φ2
i2 e2 u2 ZL e2 N2
（1）一次绕组，接受电能，电压电流的参考方向按照负 载的惯例选定，即选关联参考方向，即称为电动机惯例。
（2）二次绕组，输出电能，电压电流的参考方向按照电 源的惯例选定，即选非关联参考方向，即称为发电机惯例。
一、变压器的结构
+
i1
Φ
u1
–
一次 绕组
N1
单相变压器
铁心
i2
+
u2 Z
–
N2
二次 绕组
一次绕组 绕组：
铁心
由高导磁硅钢片叠成
二次绕组
4
厚0.35mm 或 0.5mm
一、变压器的基本结构
1. 铁心 铁心柱＋铁轭。用硅钢片叠成。
铁心是变压器的磁路部分 ，为了提高磁路的导磁系数和降低铁心内的磁滞 涡流损耗，铁心采用硅钢片冲压叠装而成
e2
u20
dΦ e2 N 2 dt
2. 主磁通、漏磁通与感应电动势 主磁通：非线性磁路；漏磁通：近似线性。
(1) 主磁通与感生电动势 忽略主磁通磁路饱和的影响，有： = m sint
eHale Waihona Puke NddtN
d dt
(msin t)
N mcos t
2πfNmsin(t 90) Emsin( t 90)
小容量变压器不属于控制电动机的范畴，但是在实际 控制系统中又是必备的元件，同时又是其他控制电动机 的理论基础。
变压器：变压器是一种静止的电器，它是由一个共同 的铁芯和两个或两个以上的线圈组成，利用电磁感应原 理，把一种交流电压转变成另一种交流电压，而电压的 频率是不变的
2. 变压器的结构和工作原理