变压器：基础知识与应用

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：在电力系统中，变压器是输配电能的主要电气设备。图1.2变压器在电力系统中的应用发电机输出的电压，由于受发电机绝缘水平的限制，通常为6.3kV、10.5kV，最高不超过27kV。1）按用途分有电力变压器和特种变压器。

1.变压器的基本工作原理

变压器是利用电磁感应原理工作的，图1.1所示为其工作原理示意图。在一个闭合的铁芯上套有两个绕组。这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系。其中，接于电源侧的绕组称为原绕组或一次绕组，一次绕组各量用下标“1”表示；用于接负载的绕组称为副绕组或二次绕组，二次绕组各量用下标“2”表示。

若将绕组1接到交流电源上，绕组中便有交流电流i1流过，在铁芯中产生交变磁通Φ与原、副绕组同时交链，分别在两个绕组中感应出同频率的电动势e1和e2。

pagenumber_ebook=13,pagenumber_book=7

式中：N1为原绕组匝数；N2为副绕组匝数。

若把负载接于绕组2，在电动势e2的作用下，电流i2将流过负载，就能向负载输出电能，即实现了电能的传递。

由式（1.1）可知，原、副绕组感应电动势的大小正比于各自绕组的匝数，而绕组的感应电动势又近似等于各自的电压，因此，只要一次和二次绕组的匝数不相等，就能达到改变电压的目的，这就是变压器的变压原理。

2.变压器的应用与分类

（1）应用。在电力系统中，变压器是输配电能的主要电气设备。其应用如图1.2所示。

pagenumber_ebook=13,pagenumber_book=7

图1.2　变压器在电力系统中的应用

发电机输出的电压，由于受发电机绝缘水平的限制，通常为6.3kV、10.5kV，最高不超过27kV。用这样低的电压进行远距离输电是有困难的。因为当输送一定功率的电能时，电压越低，则电流越大，电能有可能大部分消耗在输电线的电阻上。为此需要采用高压输电，即用升压变压器把电压升高到输电电压，例如110kV、220kV或500kV等，以降低输送电流，因而线路上的电压降和功率损耗明显减小，线路用铜量也可减少，以节省投资费用。一般来说，输电距离越远，输送功率越大，则要求的输电电压越高。输电线路将几万伏或几十万伏高电压的电能输送到负荷区后，由于受用电设备绝缘及安全的限制，通常大型动力设备采用6kV或10kV，小型动力设备和照明则为380/220V。所以在供用电系统中需要大量的降压变压器，将输电线路输送的高电压变换成各种不同等级的低电压，以满足各类负荷的需要。因此变压器在电力系统中得到了广泛应用，变压器的总安装容量可达发电机总装机容量的6～8倍，变压器对电力系统有着极其重要的意义。

用于电力系统升、降电压的变压器称为电力变压器。另外，变压器的用途还很多，如测量系统中用的仪用互感器，用于实验室调压的自耦调压器。在电力拖动系统或自动控制系统中，变压器作为能量传递或信号传递的元件，也应用得十分广泛。

（2）分类。为适应不同的使用目的和工作条件，变压器种类很多，因此变压器的分类方法有多种，通常可按用途、绕组数目、相数、铁芯结构、调压方式和冷却方式等划分类别。

1）按用途分有电力变压器和特种变压器。电力变压器又分为升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等；特种变压器又分为试验用变压器、仪用变压器、电炉变压器、电焊变压器和整流变压器等。

2）按绕组数目分有单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。

3）按相数分有单相变压器、三相变压器和多相变压器。

4）按铁芯结构分有芯式变压器和壳式变压器。

5）按调压方式分有无励磁调压变压器和有载调压变压器。

6）按冷却介质和冷却方式分有干式变压器、油浸变压器（包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式和强迫油循环导向冷却式）和充气式冷却变压器。

变压器：基础知识与应用

相关推荐