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电机学

变压器的基本作用原理与理论分析

东南大学电气工程学院黄允凯

2006~2007学年第三学期

东南大学电气工程学院

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东南大学

电气工程学院

本章内容

本章内容

1

电力变压器的基本结构和额定值

2变压器空载运行3变压器负载运行4

2

变压器空载运行

3

变压器负载运行

4

标么值

5

参数测定方法

6

变压器的运行性能

电力变压器的基本结构和额定值

电力变压器的基本结构和额定值

东南大学

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电气工程学院

电力变压器的基本结构

电力变压器的基本结构

220kV变压器

电力变压器的基本结构和额定值

电力变压器的基本结构和额定值

东南大学电气工程学院

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变压器加工照片

铁芯

铁芯

硅钢片叠装而成，0.2mm~0.35mm厚，通常为冷轧有取向

单相 三相

为了进一步降低空载电流、空载损耗，上层与下层叠片接缝错开，称为交叠装配

电力变压器的基本结构和额定值

电力变压器的基本结构和额定值

东南大学电气工程学院三相，六片式铁芯交叠方法

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三相，六片式铁芯交叠方法

单相，四片式铁芯交叠方法

电力变压器的基本结构和额定值

电力变压器的基本结构和额定值

东南大学电气工程学院

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绕组

绕组

变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成。

为便于制造、在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好，绕组线圈作成圈形。

按照绕组在铁芯中的排列方法分类，变压器可分为铁芯式和铁壳式两类

基本型式：同芯式，交叠式

绕组同芯套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。

电力变压器的基本结构和额定值

电力变压器的基本结构和额定值

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铁壳式变压器

铁壳式变压器

变压器的铁芯柱在中间，铁轭在两旁环绕，且把绕组包围起来

结构比较坚固、制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘也比较困难

通常应用于电压很低而电流很大的特殊场合，例如，电炉用变压器。这时巨大的电流流过绕组将使绕组上受到巨大的电磁力，铁壳式结构可以加强对绕组的机械支撑，使能承受较大的电磁力。

电力变压器的基本结构和额定值

电力变压器的基本结构和额定值

东南大学电气工程学院

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变压器油

变压器油

电力变压器绕组与铁心装配完后用夹件紧固，形成变压器的器芯。变压器器芯装在油箱内，油箱内充满变压器油。变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。变压器油起两个作用：

①绝缘：绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间

②散热：热量通过油箱壳散发，油箱有许多散热油管，以增大散热面积。采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱

油箱

机械支撑、冷却散热、保护作用

当变压器出现故障时，产生的热量使变压器油汽化，气体继电器动作，发出报警信号或切断电源。

如果事故严重，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。

电力变压器的基本结构和额定值

电力变压器的基本结构和额定值

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绝缘套管

绝缘套管由中心导电杆与瓷套组成。导电杆穿过变压器油箱、在油箱内的一端与线圈的端点联接，在外面的一端与外线路联接。

在瓷套和导电杆间留有一道充油层——充油套管

当电压等级更高时，在瓷套内腔中常环绕着导电杆包上几层绝缘纸简，在每个绝缘纸简上贴附有一层铝箔，则沿着套管的径向距离，绝缘层和铝箔层构成串联电容器，使资套与导电杆间的电场分布均匀

套管外形常做成伞形，电压愈高、级数愈多。

电力变压器的基本结构和额定值

电力变压器的基本结构和额定值

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变压器的额定值

变压器的额定值

额定容量SN——制造厂所规定的在额定条件下使用时输出能力的保证值。单位为VA或kVA。对三相变压器指三相的总容量。

额定电压——由制造厂所规定的变压器在空载时额定分接头上的电压保证值。单位为V或kV。

当变压器初级侧在额定分接头处接有额定电压U1N，次级侧空载电压即为次级侧额定电压U2N。

对三相变压器，铭牌上的额定电压指线电压

额定电流——额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值。单位用A或kA。

电力变压器的额定频率是50Hz

变压器的空载运行

变压器的空载运行

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空载指一侧绕组接到电源（初级1），另一侧绕组（次级2）开路。

电磁物理现象

感应电动势

电压变比

激磁电流

励磁特性的电路模型

漏抗

电路方程等效电路相量图

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变压器的空载运行

变压器的空载运行

电磁物理现象

空载电流i0，i1＝i0。全部用以激磁——激磁电流im，i0＝im激磁