变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

变压器是电力最有辨识度的设备,体积大、特征明显、原理简单但维护工作多,看起来比“电缆”有分量得多。在电网图上,变压器就像骨干节点,其他设备像是他的连线。这么核心的设备,我们就分两节来介绍,这次介绍变压器的组成、原理、作用、分类,下节介绍变压器的维护、负载、损耗、管理等。

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一.变压器的原理

变压器的转换原理是利用电磁的感应来改变交流电压。

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

变压器原理

变压器有两组线圈。初级线圈和次级线圈。当初级线圈通上交流电时,变压器铁芯产生交变磁场,次级线圈就产生感应电动势。变压器的线圈的匝数比等于电压比。

只要适当改变绕组的匝数,就可以改变原副边电动势之比以达到改变电压的目的。

例如:初级线圈是500匝,次级线圈是250匝,初级通上220V交流电,次级电压就是110V。

变压器能降压也能升压。如果初级线圈比次级线圈圈数少就是升压变压器,可将低电压升为高电压。

二.变压器的组成

变压器主要由铁芯和绕组组成。铁芯是变压器的磁路通道,绕组是变压器的电路部分,由一定匝数的气包线绕制而成。

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

变压器结构

与电源相连的,我们把它称作初级绕组,也称作是一次绕组。与负载相连的,我们把它称作次级绕组,也称作是二次绕组,或者是副边绕组。

铁芯结构的基本形式,有心式和壳式。

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心式结构变压器

心式结构的变压器铁芯柱被绕组所包围。简单地说,就是绕组包围着铁芯,结构比较简单,装配和绝缘比较容易,所以变压器常常采用心式结构。

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壳式变压器

壳式结构则是铁芯包围着绕组。壳式结构的变压器,机械强度较高,露齿角,但是其制造工艺复杂,使用材料较多,通常只用于低压大电流的变压器或小容量的电源变压器中。

三.变压器的作用

变压器主要有变电压、变电流和隔离等作用,其中:

变电压:提高或降低电压,将发电机发出的前经过升压、输送、降压过程,将电压变换成居民或工业使用的电压等级。

变电流:变电压的同时改变电流的大小。

隔离:将用户系统和供电系统进行隔离,起到缩小事故范围的作用。

在这里我们复习下电网的常见电压等级:

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

电网的常见电压等级

交流电压等级中,通常将1kV及以下称为低压,1kV以上、35kV及以下称为中压,35kV以上、220kV以下称为高压,330kV及以上、1000kV以下称为超高压,1000kV及以上称为特高压。

直流电压等级中,±800kV以下称为高压,±800kV及以上称为特高压。

四.变压器的型号

每个变压器上面都会标有型号,那么这些型号分别代表什么意思呢?

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

变压器常见型号

如上图所示,变压器的编号依次为相数代号、绝缘代号、冷却 代号、调压代号、绕组导线材质、设计序号、额定容量和高压绕组电压等级等,每个编号上的字母都有特定的含义。

五.变压器的分类

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

变压器的分类

5.1 按变压器的容量分类

小型变压器:电压在10KV以下、容量在1~500KVA。

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小型变压器

中小型变压器:电压在35kV及以下、容量在630~6300kVA。

大型变压器:电压在110kV及以下、容量在8000~63000kVA。

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大型变压器

特大型变压器:电压在220kV及以上、容量在90000KVA称为大型变压器。

5.2按变压器的用途分类

电力变压器:用于输配电系统的升压、降压、配电和联络,或专门用于发电厂、变电所自用变压器。

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

电力变压器

仪用变压器:如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。

电源变压器:用于一般机械设备的控制电源、照明、指示之用。

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电源变压器

电子变压器:用于开关电源、音频、脉冲、阻抗匹配等电子电路中。

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电子变压器

试验变压器:能产生高压,对电气设备进行高压试验。

特种变压器:如电炉变压器、整流变压器、调压变压器等。

5.3按变压器绕组的相数分类

单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。

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单相变压器

三相变压器:用于三相系统的升、降电压。

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三相三绕组变压器

多相变压器:大多用在整流变压器中。

5.4按变压器冷却形式分类

干式变压器:依靠空气对流进行冷却,一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。

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干压式变压器

油浸式变压器:用变压器油作为绝缘介质和冷却介质的变压器,铁芯和线圈全部浸在绝缘油中。

下图是以前农村市场常见的大家伙,架空线路的杆上变,现在大多改箱式变了。安全好维护,但散热会差些。

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

油浸式变压器

5.5 按变压器绕组联接形式分类

双绕组变压器:用于连接电力系统中的两个电压等级。

三绕组变压器:一般用于电力系统区域变电站中,连接三个电压等级。

自耦变压器:初级、次级绕组组合为一个,用于连接不同电压的电力系统。也可作为普通的升压或降后变压器用。

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三相自耦变压器

多绕组变压器:分裂变压器,变压器低压绕组分裂为两或三部分,在电气上互不连接。

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多绕组电源变压器

5.6 按变压器铁芯形式分类

芯式变压器:如口型插片变压器、C型变压器、R型变压器。

环形变压器:如接触式调压器等。

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环形变压器

非晶合金变压器:也叫节能变压器,非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料,空载电流下降约80%,耐温性能好,是目前节能效果较理想的配电变压器,特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

非晶合金变压器

壳式变压器:用于大电流的特殊变压器,如电炉变压器、电焊变压器;或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

5.7按变压器工作频率分类

工频变压器:其工作频率在50Hz或60Hz。

中频变压器:其工作频率在400~1000Hz。

音频变压器:其工作频率在20Hz~20kHz。

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音频变压器

超音频变压器:其工作频率在20kHz以上,一般不超过100kHz。

高频变压器:其工作频率在20Hz~100kHz以上的变压器。

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

高频变压器

5.8 按变压器防潮方式分类

开放式变压器:油枕通连管和吸湿器与大气直接相通,这样油枕里的油与空气接触,油易被氧化,而且空气中的水份也容易进入到变压器的油中,所以一般只用在低电压等级的变压器中,如10KV和部分35KV的变压器。

密封式变压器:一种能避免变压器内部物质与外部大气之间相互交换的非呼吸式变压器。

变压器工作原理(变压器工作原理讲解)

全密封油浸式变压器

树脂包封式变压器

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