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变压器基本原理与结构(图文并茂)

2020-07-07 23:05

   

  变压器基本原理与结构(图文并茂)_物理_自然科学_专业资料。变压器结构与原理 作者 feifei45 a 1 ? 变压器是一种静止的电气设备,它通过 电磁感应的作用,把一种电压的交流电 能变换成频率相同的另一种电压的交流 电能。 ? 在电力系统中和生

  变压器结构与原理 作者 feifei45 a 1 ? 变压器是一种静止的电气设备,它通过 电磁感应的作用,把一种电压的交流电 能变换成频率相同的另一种电压的交流 电能。 ? 在电力系统中和生产生活中,变压器应 用非常广泛。 a 2 油浸式变压器在电力系统使用最为广 泛,三相油浸式电力变压器的外形如图 。 其基本结构可分成以下几个部分:铁心、 绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等。 铁心和绕组是变压器的主要部件,称为 器身,如图 ,器身放在油箱内部。 a 3 ? 变压器是通过电磁感应实现两个电路之 间能量的,因此它必须具有电路和磁路 两个基本部分。 ? 作为电路的是两个或几个匝数不同且彼 此绝缘的绕组,作为磁路的是一个闭合 铁心。 a 4 一、变压器的结构 变压器是 由套在闭合 铁心上的原、 副两线 铁心(磁路部分) ? 铁心的材料 为了提高磁路的导磁性能,减小铁心中的磁滞、 涡流损耗,铁心一般采用高磁导率的铁磁材料— 0.35~0.5mm厚的硅钢片叠成。变压器用的硅钢 片其含硅量比较高。硅钢片的两面均涂以绝缘漆, 这样可使叠装在一起的硅钢片相互之间绝缘。 a 6 ? (2)铁心形式 铁心是变压器的主磁路, 电力变压器的铁心主要 采用心式结构 ,它是将 A、B、C三相的绕组分 别放在三个铁心柱上, 三个铁心柱由上、下两 个铁轭连接起来,构成 闭合磁路。如图 a 7 绕组 ? 绕组是变压器的电路部分,它是由铜或 铝的绝缘导线绕制而成。为了便于绝缘, 低压绕组靠近铁心柱,高压绕组套在低 压绕组外面。 a 8 油箱 ? 油浸式变压器均要有一个油箱,装入变 压器油后,将组装好的器身装入其中, 以保证变压器正常工作。变压器油用作 加强变压器内部绝缘强度和散热作用。 a 9 储油柜 ? 变压器在运行中,随着油温的变化,油 的体积会膨胀和收缩,为了减少油与外 界空气的接触面积,减小变压器受潮和 氧化的概率,通常在变压器上部安装一 个储油柜(俗称油枕)。 a 10 呼吸器 ? 变压器随着负荷和气温变化,各变 压器油温不断变化,这样油枕内的 油位随着整个变压器油的膨胀和收 缩而发生变化,为了使潮气不能进 入油枕使油劣化,将油枕用一个管 子从上部连通到一个内装硅胶的干 燥器(俗称呼吸器),硅胶对空气 中水份具有很强的吸附作用,干燥 状态状态为兰色,吸潮饱和后变为 粉红色。吸潮的硅胶可以再生。 a 11 冷却器 ? 直接装配在变压器油箱壁上,对于强迫 油循环风冷变压器,电动泵从油箱顶部 抽出热油送入散热器管簇中,这些管簇 的外表受到来自风扇的冷空气吹拂,使 热量散失到空气中去,经过冷却后的油 从变压器油箱底部重新回到变压器油箱 内。无论电动泵装在冷却器上部还是下 部,其作用是一样的。 a 12 绝缘套管 ? 变压器绕组的引出线从油箱内部引到箱 外时必须经过绝缘套管,使引线与油箱 绝缘。绝缘套管一般是陶瓷的,其结构 取决于电压等级。1kV以下采用实心磁套 管,10~35kV采用空心充气或充油式套 管,110kV及以上采用电容式套管。为了 增大外表面放电距离,套管外形做成多 级伞形裙边。电压等级越高,级数越多。 a 13 分接开关 ? 变压器常用改变绕组匝数的方法来调压。一般 从变压器的高压绕组引出若干抽头,称为分接 头,用以切换分接头的装置叫分接开关。分接 开关分为无载调压和有载调压两种,前者必须 在变压器停电的情况下切换;后者可以在变压 器带负载情况下进行切换。分接开关安装在油 箱内,其控制箱在油箱外,有载调压分接开关 内的变压器油是完全独立的,它也有配套的油 箱、瓦斯继电器、呼吸器。 a 14 压力释放阀 ? 当变压器内部发生严重故障而产生大量 气体时,油箱内压力迅速增加,为防止 变压器发生爆炸,油箱上安装压力释放 阀。 a 15 气体继电器 ? 气体继电器又称为瓦斯继电器,是变压 器的一种保护装置,安装在油箱与储油 柜的连接管道中,当变压器内部发生故 障时(如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事 故、油箱漏油使油面下降较多等)产生 的气体和油流,迫使气体继电器动作。 轻者发出信号,以便运行人员及时处理。 重者使断路器跳闸,以保护变压器。 a 16 二、变压器的工作原理 ? 简单的说,变压器的工作原理就是电磁 感应原理,也就是“动电生磁,动磁生 电”的过程。 a 17 U1 n1 n2 U2 U1 U2 电路中的符号 跟电源连接的线圈叫原线圈,也叫初级线圈,跟 负载连接的线圈叫副线圈,也叫次级线圈,两线圈由 绝缘导线绕制,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而 成. a 18 a 19 a 20 变压器的变压原理 (1)电动势关系 由于电磁感应现象,原、副线圈中具有相同 的t.根据电磁感应定律有: E1n1 t 、 E2n2 t 所以, E 1 n1 E2 n2 a 21 (2)电压关系 如果不计原、副线圈的电阻,则有 : U 1E 1、 U 2E2 所以: U 1 n1 U 2 n2 所以,只要匝数不同,就可得到不同输出电压, 这就变压器的变压原理。 n2 n1时,U2U1,这种变压器叫做升压变压器. n2 n1时,U2U1,这种a变压器叫做降压变压器.22 (3)电流关系 由于不存在各种电磁能量损失,输入功 率等于输出功率 P1=P2,即:U1I1= U2I2 所以: I1 U2 n2 I2 U1 n1 变压器高压线圈匝数多而通过的电流小,可用 较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过电流大, 应用较粗的导线.变压器能不能变换直流? 2.变压器虽能改变电压、电流,但不 能改变功率和频率,输入功率总等于 输出的总功率,次级交变电流的频率 总等于初级交变电流的频率. a 24

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