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第三章 变压器 3.1 概述 电力变压器是用来改变交流电压大小的电气设备，它根据电磁感应的原理，把某一等级的交流电压变换成另一等级的交流电压，以满足不同负载的需要。 发电机输出的电压，由于受发电机绝缘水平的限制，通常为6.3KV、10.5KV，最高不超过20KV。用这样低的电压进行远距离输电是有困难的。因为当输送一定功率的电能时，电压越低，则电流越大，电能有可能大部分消耗在电线的电阻上。 所以只能用升压变压器将发电机的端电压升高到几万伏或几十万伏，以降低输送电流，减少输电线路上的能量损耗而又不增大导线截面将电能远距离输送出去。 输电线路将几万伏或几十万伏高电压的电能输送到负荷区后，必须经过降压变压器将高电压降低到适合于用电设备使用的低电压。 为此，在供电系统中需要大量的降压变压器，将输电线路输送的高电压变换成各种不同等级的电压，以满足各类负荷的需要。 当多个电站联合起来组成一个电力系统时，除需要输电线路等设备外，也要依靠变压器把各种电压不相等的线路连接起来，形成一个系统。 变压器分电力变压器和特种变压器。 3.2 变压器的工作原理 变压器是根据电磁感应原理工作的。 变压器一、二次侧感应电动势之比等于一、二次侧绕组匝数之比。 变压器一、二次侧绕组匝数不同将导致一、二次侧绕组的电压高低不等，匝数多的一边电压高，匝数少的一边电压低。这就是变压器能够改变电压的原理。 变压器一、二次电流之比与一、二次绕组的匝数成反比。 3.3 变压器的技术数据 变压器的各项技术数据反映了变压器的全部性能。它们是变压器生产、使用或订货时的主要依据。 变压器的技术数据一般都标在铭牌上。 按照国家标准，铭牌上除标出变压器名称、型号、产品代号、标准代号、制造厂名、出厂序号、制造年月等以外，还需标出变压器技术参数。 3.3.1 相数和额定频率 变压器分单相和三相两种。一般均制成三相变压器以直接满足输配电的要求，小型变压器有制成单相的，特大型变压器做成单相后组成三相变压器组，以满足运输的需要。 变压器额定频率是所设计的运行频率，我国为50HZ。 3.3.2 额定电压、额定电压比 变压器的一个作用就是改变电压。 我国输变电线路等级（KV)为：0.38、3、6、10、35、63、110、220、330、500。 变压器额定电压是指线电压，且均以有效值表示。 变压器额定电压比是指高压绕组与低压绕组或中压绕组的额定电压值比，所以额定电压比大于1。 3.3.3 额定容量 变压器的主要作用是传输电能。 变压器额定容量是表征变压器传输电能的大小。 变压器额定容量与绕组额定容量有所区别：双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量；多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定，其额定容量为最大的绕组额定容量；当变压器容量由冷却方式而变更时，则额定容量市值最大容量。 变压器额定容量的大小与电压等级也是密切相关的。电压低、容量大时电流大，损耗增大；电压高、容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸相对增大。因此，电压低的容量必小，电压高的容量必大。 我国变压器按其容量大致分为：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特性变压器。 3.3.4 额定电流 变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的相系数。 变压器的额定电流就是各绕组的额定电流，是指线电流，也以有效值表示。 变压器在额定容量运行时，绕组的电流为额定电流，变压器可以过载运行。 3.3.5 绕组联结组标号 3.3.6分接范围 变压器调压方式通常分为无励磁调压和有载调压两种。 3.3.7 空载电流、空载损耗 当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，一次绕组中所流通的电流称空载电流。 变压器的空载损耗主要取决于铁芯材质的单位损耗。 3.3.8 阻抗电压和负载损耗 双绕组变压器当二次绕组短接，一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压，通常阻抗电压以额定电压百分数表示。 二次绕组短接，一次绕组流通额定电流时所汲取的有功功率称负载损耗。 3.3.9 效率和电压调整率 变压器的效率为输出的有功功率与输入的有功功率之比的百分数。 中型变压器的效率在96%以上，大型变压器的效率在99%以上。 变压器负载运行时，由于有阻抗电压，二次电压将随负载电流和负载功率因素的改变而改变。 3.3.10 冷却方式 变压器的冷却方式由冷却介质种类及其循环种类来标志。 3.3.11 重量和尺寸 变压器的重量由总重量和油重量标出，变压器油重占总重量25-35%，电压高而容量大时油重比例偏大。 3.4 变压器的结构 每台变压器一般由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管和冷却系统等五个主要部分构成。 3.4.1 铁芯 变压器的铁芯结构，其基本形式有两种，一种叫芯式铁芯，另一种叫壳式铁