高压变压器工作原理

高压变压器的工作原理是什么？

(1)原理

一个铁心:提供磁通的闭合路径。

两个绕组:1 次侧绕组(原边)N1,2 次侧绕组(副边)N2。

(2)工作原理

当 1 次绕组接交流电压后，电流 i0,该电流在铁心中产生一个交变的主磁通Φ 。

Ф 在两个绕组中分别产生感应电势 e1 和 e2

e1=-N1dФ /dt  e2=-N2dФ /dt

如果略去绕组电阻和漏抗压降，则

u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2 

u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2=k, k 定义为变压器的变比。

5-2 变压器的类型和结构

1、类型

除了按以上用途分类外， 变压器还可以按相数/绕组数目/铁心形式/冷却方式等特 征分类。

按相数分：单相/三相/多相等

按绕组数：双绕组/自耦/三绕组/多绕组

铁心形式：心式/壳式

冷却方式：干式/油浸式等

2、结构(电力变压器)

变压器主要部件是绕组和铁心(器身)。

绕组是变压器的电路， 铁心是变压器的磁路。 二者构成变压器的核心即电磁部分。

除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。

(1)铁心

型式：心式(结构简单工艺简单应用广泛)/壳式(用在小容量变压器和电炉变压 器)。

材料：一般由 0.35mm/0.5mm 冷轧(也用热轧)硅钢片叠成。

铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的 接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。

铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形;大型变压器做成阶梯形。容量 大则级数多。叠片间留有间隙作为油道(纵向/横向)。

(2)绕组

一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。

绕组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。

(3)油/油箱/冷却/安全装置

器身装在油箱内，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在变压 器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。 ②变压器油受热后产生对流， 对变压器铁心和绕组起散热作用。

油箱有许多散热油管，以增大散热面积。

为了加快散热， 有的大型变压器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。这些都是变压器的冷却装置。

1 油箱/2 储油柜/3 气体继电器/4 为安全气道。

变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。

储油柜使变压器油与空气接触面变小,减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的 速度。从而减缓了油的变质。

故障时,热量会使变压器油汽化,触动气体继电器发出报警信号或切断电源。

如果是严重事故，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。

5-3 变压器的额定值

(1)额定电压 U1N/U2N

单位为 V 或者 kV。 U1N 为正常运行时 1 次侧应加的电压。 U2N 为 1 次侧加额定 电压、2 次侧处于空载状态时的电压。

三相变压器中，额定电压指的是线电压。

(2)额定容量 SN

单位为 VA/kVA/MVA

SN 为变压器的视在功率。通常把变压器 1、2 次侧的额定容量设计为相同。

(3)额定电流 I1N/I2N

单位为 A/kA。是变压器正常运行时所能承担的电流，在三相变压器中均代表线 电流。

对单相：I1N=SN/U1N I2N=SN/U2N

对三相： I1N=SN/[sqrt(3)U1N]

I2N=SN/[sqrt(3)U2N]

(3)额定频率 fN

单位为 Hz,fN=50Hz

此外，铭牌上还会给出三相联接组以及相数 m/阻抗电压 Uk/型号/运行方式/冷却 方式/重量等数据。