第二章 變壓器

1、第二章第二章變壓器變壓器變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁感應(yīng)作用將一種電壓電流的交流電能轉(zhuǎn)接成同頻率的另一種電壓，電流的電能。變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，眾所周如。輸送一定的電能時(shí)，輸電線路的電壓愈高，線路中的電流和損耗就愈小。為此需要用升壓變壓器把交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高到輸電電壓：通過高壓輸電線將電能經(jīng)濟(jì)地送到用電地區(qū)，然后再用降壓變壓器逐步將輸電電壓降到配電電壓，供用戶安全而方便地使用。在其他工業(yè)部門中，變壓器應(yīng)用也很廣泛

2、。本章主要研究一般用途的電力變壓器，對(duì)其他用途的變壓器只作簡(jiǎn)單介紹。21變壓器的基本結(jié)構(gòu)和額定值變壓器的基本結(jié)構(gòu)和額定值一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心和繞組鐵心和繞組變壓器中最主要的部件是鐵心和繞組，它們構(gòu)成了變壓器的器身。變壓器的鐵心既是磁路，又是套裝繞組的骨架。鐵心由心柱和鐵軛兩部分組成，心柱用來套裝繞組，鐵軛將心柱連接起來，使之形成閉合磁路。為減少鐵心損耗，鐵心用厚o30—o35mm的硅鋼片疊成，片上涂以絕緣漆，以避

3、免片間短路。在大型電力變壓器中為提高磁導(dǎo)率和減少鐵心損耗，常采用冷軋硅鋼片；為減少接縫間隙和激磁電流，有時(shí)還采用由冷軋硅鋼片卷成的卷片式鐵心。按照鐵心的結(jié)構(gòu)，變壓器可分為心式和殼式兩種。心式結(jié)構(gòu)的心柱被繞組所包圍，如圖2—1所示；殼式結(jié)構(gòu)則是鐵心包圍繞組的頂面、底面和側(cè)面，如圖2—2所示心式結(jié)構(gòu)的繞組和絕緣裝配比較容易，所以電力變壓器常常采用這種結(jié)構(gòu)。殼式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度較好，常用于低壓、大電流的變壓器或小容量電訊變壓器。繞組是變壓器的

4、電路部分，用紙包或紗包的絕緣扁線或圓線繞成。其中輸人電能的繞組稱為一次繞組(或原繞組)，輸出電能的繞組稱為二次繞組(或副繞組)，它們通常套裝在同一心柱上。一次和二次繞組具有不同的匝數(shù)、電壓和電流，其中電壓較高的繞組稱為高壓繞組，電壓較低的稱為低壓繞組。對(duì)于升壓變壓器，一次繞組為低壓繞組，二次繞組為高壓繞組；對(duì)于降壓變壓器，情況恰好相反，高壓繞組的匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少、導(dǎo)線粗。從高、低壓繞組的相對(duì)位置來看，變壓器的繞組可分成同

5、心式和交迭式兩類。同心式一、一次和二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電壓比一、一次和二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電壓比圖2—4表示單相變壓器空載運(yùn)行的示意圖，圖中N1和N2分別表示一次和二次繞組的匝數(shù)。當(dāng)一次繞組外施交流電壓u1，二次繞組開路時(shí)，一次繞組內(nèi)將流過一個(gè)很小的電流i10，稱為變壓器的空載電流?？蛰d電流il0。產(chǎn)生交變磁動(dòng)勢(shì)Nli10，并建立交變磁通φ；i10的正方向與磁動(dòng)勢(shì)N1i10的正方向之間符合右手螺旋關(guān)系，磁通φ的正方向與磁動(dòng)勢(shì)的正方向

6、相同。設(shè)磁通φ全部約束在鐵心磁路內(nèi)，并同時(shí)與一次和二次繞組相交鏈。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁通φ將在一次和二次繞組內(nèi)感生電動(dòng)勢(shì)e1和e2，e1、e2的正方向與φ的正方向符合右手螺旋關(guān)系。于是根據(jù)基爾霍夫定律和圖24所示正方向，可寫出一次和二次繞組的電壓方程為式中，R1為一次繞組的電阻；u20為二次繞組的空載電壓(即開路電壓)。在一般變壓器中，空載電流所產(chǎn)生的電阻壓降i10R1很小，可以忽略不計(jì)，于是k稱為變壓器的電壓比。從式（23）可見，空載