变压器与电机.doc

变压器 变压器的基本构造、分类和用途 变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置。它能将某一电压值的交流电变换成同一频 率的所需电压值的交流电，来满足人们在工农业生产和生活中的需要，或者在电器设备和无线电路中，用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。 一次绕组和二次绕组均为单相绕组的变压器相同容量单相变压器组合 1．变压器的基本结构 变压器主要有铁心和绕组两大部分组成。如图2-2所示。 (1) 铁心 铁心是变压器磁路的主体，它分为铁心柱和铁轭两部分。铁心柱上套装绕组，铁轭的作用是使磁路闭合。 1）铁心材料 铁心通常采用含硅量约为5%，厚度为0．35mm或0．5mm，两面涂有绝缘漆或氧化处理的硅钢片叠装而成。硅钢片是软磁材料中应用最为广泛的一种，它是用电工硅钢轧制而成的。这类材料在较低的外磁场作用下，就能产生较高的磁感应强度，并且随着外磁场的增大，磁感应强度会很快达到饱和；当外磁场去掉后，材料的磁性又能基本消失，剩磁很小。由于硅的加入，使硅钢片的电阻率提高了，涡流损耗降低了，老化现象有所减少。但是硅钢片的硬度提高了，加工起来比较困难。 2）铁心结构 按照绕组套入铁心柱的形式，铁心可以分为心式铁心和壳式铁心结构两种。如图2-2所示。 心式变压器的一次、二次绕组套装在铁心的两个铁心柱上，结构比较简单，有较多的空间装设绝缘，装配较容易，且用铁量较少，适用于容量大、电压高的变压器，电力变压器多采用心式结构。 壳式变压器的铁心包围着上下和侧面，它的机械强度较好，铁心容易散热，但是用铁量较多，制造较为复杂，小型干式变压器多采用这种结构形式。 3）铁心的叠片形式 大、中型变压器的铁心，一般都将硅钢片裁成条状，采用交错叠片的方式叠装而成，使各层磁路的接缝互相错开，这种方法可以减少气隙和磁阻，如图2-3所示。小型变压器为了简化工艺和减少气隙，常采用口形、E形、F形、C形冲片交替叠装而成，近来也有采用新型加工工艺制成的C、O形铁心，如图2-4所示。 (2) 绕组 绕组是变压器的电路部分，作为电流的载体，它可以产生磁通和感应电动势。绕组常用绝缘铜线或者铝线绕制而成，有时也可用扁铜线或铝箔绕制。一般把接电源的绕组称为一次绕组，接负载的绕组成为二次绕组。按照绕组在铁心柱上防治的方式的不同，绕组有同心式和交叠式两种。 1）同心式绕组 同心式绕组是将高、低压绕组同心地套在铁心柱上。为了便于绕组和铁心绝缘，常把低压绕组靠近铁心，高压绕组套装在低压绕组的外面，如图2-5所示。同心式绕组具有结构简单、制造方便的特点，国产变压器多采用这种结构。 2）交叠式绕组 交叠式绕组是将高、低压绕组绕成饼状，沿着铁心柱的高度方向交替放置。有利于绕线和铁心的绝缘，一般在最上层和最下层放置低压绕组，如图2-6所示。交叠式绕组大多用 于壳式、干式变压器和大型电炉变压器中。 2．变压器的主要附件 电力变压器的附件主要有油箱、储油柜、分接开关、安全气道、气体继电器、绝缘套筒等，主要用来保护变压器的安全和可靠运行。 (1) 油箱 油浸式变压器的外壳就是油箱，油箱里装满了变压器油，它既是绝缘介质又是冷却介质，要求具有高的介质强度和较低的粘度，高的发火点和低的凝固点，不含酸、碱、硫、灰尘和水分等杂质。油箱可以保护变压器铁心和绕组不受外力作业和潮湿的侵蚀，并通过油的对流作用，把铁心和绕组产生的热量散发到周围的空气中去。 （2）储油柜 储油柜也称为油枕，如图2-7所示。它是一个圆筒形容器，装在油箱上，通过管道与油箱相连，使油刚好充满到储油柜的一半。油面的升降被限制在储油柜中，可以从侧面的油表中看到油面的高低。当油因热胀冷缩而引起油面变化时，油枕中的油面就会随之升降，从而保证油箱不会被挤破或油面下降使空气进入油箱。 （3）分接开关 变压器的输出电压是可能会因输入电压的高低和负载电流的大小及性质而变动，可以通过分接开关来控制输出电压在允许范围内变动。分接开关一般装在一次侧，如图2-8示。 利用开关S与不同分接头连接，就可以改变一次绕组的匝数，从而达到调节电压的目的。调节范围一般是额定输出电压的±5%，也有的为±7．5%。分接开关分为无励磁调压和有载调压两种类型。无励磁调压在进行调压前要断开变压器的一、二次电源。有载调压是指变压器的二次侧接着负载时调压。有载调压不用停电调压，对变压器有利。 (4) 安全气道 安全气道也称为防爆管，装在油箱顶盖上，它是一个长钢筒，出口处有一块厚度约为2mm的密封玻璃板或酚醛纸板（防爆膜）。当变压器内部发生严重故障而产生大量气体，内部压力超过50kPa时，油和气体会冲破防爆膜向外喷出，从而避免油箱内受强大的向外压力而爆裂。 (5) 气体继电器 气体继电器是变压器的主要保护装置，安装在变压器油箱和储油柜之间的连接管上，如图2-9所示。它的内部有