变压器的相关知识介绍

变压器的相关知识介绍
1、变压器是将某一种电压、电流、相数的交流电能转变成另一种电压、电流、相数的交流电能的电器。

2、变压器的基本原理和额定数据：
（1）变压器在电能输送过程中、分配中的地位示意图：发电机——升压变压器————高压输电线——降压
变压器——配电变压器——用户
(2)工作原理：
变压器的工作原理是建立在电磁感应原理的基础上，通过电磁感应在绕组间突现电能的传递任务。

在闭合的铁心上绕有两组绕组，接受电能的一侧叫做一次侧绕组，输出电能的一侧叫做二次侧绕组：
E1/E2=W1/W2，
式中 E1——一次侧绕组感应电动势：
E2——二次侧绕组感应电动势：
W1——一次侧绕组的匝数：
W2——二次侧绕组的匝数：
若忽略绕组本身压降，则可认为U1=E1，U2=E2，所以：U1/U2=E1/E2=W1/W2，
这个关系说明了一，、二次侧电压之比近似等于一、二次绕组匝数之比，这个比值就是变压器的的变比。

3、变压器通过电磁耦合关系将一次侧的电能输送到二次侧，假如绕组没有漏磁（是没有经过铁心而闭合的那部分磁通），功率输送过程中又没有损耗的话，由能量守恒定律可知输出的功率应该等于输入的功率，
即：U2I2=U1I1或I1/I2=U2/U1=W2/W1，
即变压器的一二次侧电流之比等于一二次侧绕组匝数
的反比。

在容量一定的条件下，一台变压器如果工作电压设计的越高，绕组匝数就要绕的越多，通过绕组内的电流越小，导线的截面可选的越细，反之工作电压设计的越低，绕组匝数就越小，通过绕组的电流则越大，导线截面就要选的越粗。

4、变压器的分类;
（1）按相数分为：单相电力变压器、三相电力变压器；前者多为小容量的变压器，后者多是较大容量的变压器。

（2）按绕组数目分为：单圈式（自耦变压器）、双圈式（一般中小型电力变压器）及多圈式（电源变压器）。

（3）按耦合的介质分为:空心变压器和铁心变压器，目前大多数为铁心变压器。

（4）按铁心的结构分为心式、壳式，壳式变压器的铁轭包在绕组外面，导热性能好，制造工艺复杂，除了很小的电源变压器外已很少使用。

心式变压器绕组包在铁心外面，制造工艺简单。

（5）按冷却介质分为：油浸变压器、干式变压器(空气自冷)、水冷变压器；干式变压器多用在低电压小容量或用在防火防爆的场合，应用最多的是双绕组油浸自冷变压器
5、基本结构:
是两个或两个以上的绕组绕在同一个铁心柱上，绕组和铁心的组合称为变压器器身，器身装置在油箱内，油箱上装有散热管、绝缘套管、调压装置、保护装置、防爆装置。

（1）铁心：
铁心由铁轭部分组成绕组套装在铁柱上，而铁轭用来使整个磁路闭合。

铁心是变压器磁路的主体部分，一般用硅钢片做成，担负着变压器原负边的电磁耦合任务
心式：一、二次绕组环绕在铁心柱上，构造较简单，应用较多且有较多的位置装置绝缘，常用于电压较高的变压器。

壳式：一、二次绕组被铁心包围用铜量少、铁心散热好适用于小功率大电流的单相变压器，如：电焊变压器、电炉变压器。

铁心内的磁路是交变的，因此会产生一定的磁滞损耗、涡流损耗。

为了减少磁滞及涡流损耗，铁心通常用表面涂有漆膜厚度为0.35mm/0.5mm的硅钢片冲压成一定形状后叠装而成。

(2) 绕组：
是变压器电路的主体部分；
与电源相接的一侧称为“原边”，相应的绕组称为原绕组（或一次绕组），下标数字用1表示；与负载相接的一侧称为副边，相应的绕组称为二次绕组数字用2.
根据变压器的高压绕组和低压绕组的相对位置，绕组分为同心式和交叠式。

多数电力变压器（1800Kw以下）都采用同心式绕组，即一次侧和二次侧绕组套装在同一个铁柱上。

为便于绝缘，一般低压侧绕组放在里面、高压侧绕组套在外面，它们之间有一定的绝缘间隙，并用绝缘纸筒隔开，厚度由绕组的额定电压而定，但容量较大、而电流也很大的变压器、由于低压绕组引出线的工艺困难亦往往把低压侧放在高压侧的外面。

交叠式绕组：高压绕组、低压绕组是交叠放置，为便于绝缘，一般最上和最下的两绕组都是低压绕组。

优点：漏抗小、机械强度好，引线方便。

（3）油箱：
是变压器的外壳、内装铁心、绕组和变压器油。

变压器油的作用是绝缘，冷却和灭弧。

油箱是器身的保护和支持部件
（4）油枕：
作用是储油、补油，保证油位的高度，减少油面与空气的接触面积，减缓油的氧化过程。

（5）呼吸器：
内部装有氯化钙或氯化钴浸渍过的硅胶，硅胶吸收空气中的水分和杂质，起到过滤空气，使绝缘油保持良好的性能。

（6）散热器：
变压器内的上下油温差大经散热管形成对流循环，经个散热管冷却后流回油箱底部，起到降温作用。

冷却方式有：油浸自冷式、油浸风冷、强迫油循环风冷式、强迫油循环水冷式。

（7）防爆管;
安装在顶部与大气相通，管口用防爆膜封住，内压曾大到一定数值后，防爆膜就会破裂。

（8）绝缘套管：是变压器高、低压侧绕组引线的固定和连接装置。

（9）瓦斯继电器：是一种气体继电器，装于油箱和油枕的连接管上，是内部保护装置。

(10)分接头开关：有无激磁调压和有载调压。

6、变压器的铭牌参数：
（1）额定容量：表示在额定使用条件下变压器的输出能力，以视在功率KVA表示。

对三相变压器而言，额定容量是三相容量之和。

（2）额定电压;表示变压器各绕组在空载时额定电压值，以V或KV表示。

在三相变压器中，如没有特殊说明，额定电压都是指线电压。

（3）额定电流：变压器各绕组在额定负载情况下的电流值，以A表示。

在三相变压器中，如没有特殊说明，都是指线电流。

（4）联结组标号：代表变压器各个绕组的连接法和相角关系的符号。

如Y, yn0(Y/Y0-12), Y,d11(Y/ △-- 11)
标号中（注：括号外为国家新标准，括号内为国家老标准）Y表示星行连接，d表示三角形连接，yn表示有中性点引线的星行连接。

各符号中由左至右代表一二次侧绕组的连接方式，数字代表二次侧与一次侧电压的相角位移。

(5) 阻抗压降比:表示变压器通入额定电流时的阻抗压降对额定电压之比。

（6）温升:变压器指定部位的温度和变压器周围空气温度之差。

对变压器油面温升的限值，仅作为保证油的长期使用而不迅速老化变质所规定的数值，不可直接作为运行中变压器负载能力的依据。

为95℃，为防止变压器油劣化过速，顶层油温不宜经常超过85℃.
（7）冷却方式：
冷却介质：A—空气 W—水 G—气体 L—不燃性合成油O—矿物油（合成油）
循环方式：N—自然循环 F—强迫循环 D—强迫导向油循环
5、变压器的并列运行：
（1）目的：①提高变压器运行的经济性②提高供电可靠性
（2）条件：①变压器的接线组别相同
②变压器的变比相同（允许有±0.5％的差值）
③变压器的短路电压相等 (允许有±10％的差值)
④容量比一般不宜超过3:1
7、变压器的损耗:
（1）、铁损P0：变压器一次侧加有交变电压时，铁心中产生交变的磁通，从而在铁心
中产生磁滞与涡流损耗，称为铁损。

(2)、变压器的铜损：由于变压器一二次绕组都有一定的电阻（R1,R2）当有电流通过时，就要产生一定的功率和电能损耗称为铜损。

铜损的大小取决于负载电流的大小。

（3）、效率：变压器输出功率P2和输入功率P1的百分比，称为变压器的效率。

变压器的效率一般都在95％。

实践证明：变压器的铜损和铁损相等时，变压器的效率最高。

8、变压器的保护：
变压器内部故障有：绕组的相间短路，绕组匝间短路和单相接地短路。

变压器外部故障有：引出线上绝缘套管的故障而导致引出线的相间短路或接地短路故障
变压器不正常工作状态有:由于外部短路和过负荷引起的过电流，油面的过度降低，油温的升高等。

（1）、过电流保护：主要对外部故障进行保护，也可作为变压器内部故障的后备保护，400KVA以下的变压器多采用带时限过电流保护。

过电流保护常用的接线方式有：两相差式；两相两继电器非全星形接法；两相三继电器非全星形接法；
（2）电流速断保护：主要是对变压器内部短路故障进行保护，内部故障十分危险，可能会引起爆炸
（3）、瓦斯保护：主要用来监视变压器油箱内的故障。

当变压器内发生故障时，在电弧的作用下，将使变压器中的油和其他绝缘材料分解产生气体，瓦斯保护就是利用这种气体来实现保护的装置。

瓦斯保护的元件主要是瓦斯继电器，，装设在变压器油枕和油箱之间的连接管上
瓦斯继电器内具有两对触点，分别反映变压器内的故障和事故，作用于信号和跳闸。

当变压器内发生故障时，电流产生的电弧使附近的油汽化，产生少量气体并逐渐上升，使连通管及瓦斯继电器内的油面下降，继电器上面一对触点接通，发出报警信号。

当变压器内发生事故时，强烈的电弧使油箱内的油激烈汽化，带动油流从变压器油箱冲入油枕，经过瓦斯继电器时，带动下面的一对触点接通，并作用于跳闸这种故障称为重瓦斯保护。

（4）、差动保护：是反映被保护元件两侧电流的差额而动作的保护装置。

适当选取两侧电流互感器的变比，使得正常运行和差动保护故障时两个二次电流相等。