上海交通大学：《电机学 Electric Machinery》课程教学资源（PPT课件）变压器（谢宝昌）

》 第V部分变压器 上海交通大学电气工程系 谢宝昌 2022- 1 3-12

1 2022- 3-12 第V部分 变压器 上海交通大学电气工程系 谢宝昌

变压器 1.变压器的定义 2.变压器的本质 3.变压器的分类 4.变压器的主要材料及特性 5.变压器的基本原理 6.变压器的应用领域 2022- 2 3-12

2 2022- 3-12 1. 变压器的定义 2. 变压器的本质 3. 变压器的分类 4. 变压器的主要材料及特性 5. 变压器的基本原理 6. 变压器的应用领域

变压器 8 1发电机升压变压器 2系统联接变压器 10 3移相变压器 4并联电抗器 5高压直流变压器 0u2 4 6干式电力变压器 7配电变压器 8特种变压器 9 a 9线路馈电变压器 10牵引变压器 11电流互感器 量四a 2 6

3 2022- 3-12 变压器 1 发电机升压变压器 2 系统联接变压器 3 移相变压器 4 并联电抗器 5 高压直流变压器 6 干式电力变压器 7 配电变压器 8 特种变压器 9 线路馈电变压器 10 牵引变压器 11 电流互感器 1 3 11 6 4 5 5 102 7 8

变压器研究的主要内容 三8 。变压器的基本结构 。铁芯 。绕组 绝缘和冷却 变压器的基本原理 。电磁关系：磁势、电势和功率平衡关系 。绕组折算：电磁场不变性 。等效电路和相量图 变压器的运行特性 。外特性、电压调整率 2022- 。效率特性、最大效率 4 3-12

4 2022- 3-12 变压器研究的主要内容  变压器的基本结构 ◦ 铁芯 ◦ 绕组 ◦ 绝缘和冷却  变压器的基本原理 ◦ 电磁关系：磁势、电势和功率平衡关系 ◦ 绕组折算：电磁场不变性 ◦ 等效电路和相量图  变压器的运行特性 ◦ 外特性、电压调整率 ◦ 效率特性、最大效率

1、变压器的定义 宫8 。 概念：变压器是一种静止的电气设备，根据电磁感应原理把 一种频率的电压和电流转换成同一频率的另一种电压和电流， 并且功率传输基本不变。 。根据变压器应用场合不同，具有不同的功能，很难给出一个 确定的定义。这里主要介绍电力系统中常用的变压器。 电力变压器的主要结构部件： 。铁芯：主磁路通道，减小励磁电流； 线圈：电气部分，采用铝线绕制； 套管：绝缘引出线； 储油箱 冷却系统 2022- 5 3-12

5 2022- 3-12 1、变压器的定义  概念：变压器是一种静止的电气设备，根据电磁感应原理把 一种频率的电压和电流转换成同一频率的另一种电压和电流， 并且功率传输基本不变。  根据变压器应用场合不同，具有不同的功能，很难给出一个 确定的定义。这里主要介绍电力系统中常用的变压器。  电力变压器的主要结构部件： ◦ 铁芯：主磁路通道，减小励磁电流； ◦ 线圈：电气部分，采用铝线绕制； ◦ 套管：绝缘引出线； ◦ 储油箱 ◦ 冷却系统

2、变压器的本质 变压器是一种交流电能传输设备，其 作用是实现不同电压等级电网的联络， 输出适合用户需要电压等级的电能 将发电机出口电压变换到电网等级 电子线路阻抗匹配，电气信号隔离等 变压器的本质是基于电磁感应的电磁 耦合的带铁芯互感线圈。由于存在漏 磁场，耦合系数小于1。 变压器的效率高：铁芯需要励磁电流 很小，铁芯中涡流和磁滞损耗也尽可 2022- 能小。 6 3-12 。非品合金铁芯，降低空载变压器损耗

6 2022- 3-12 2、变压器的本质  变压器是一种交流电能传输设备，其 作用是实现不同电压等级电网的联络， 输出适合用户需要电压等级的电能， 将发电机出口电压变换到电网等级， 电子线路阻抗匹配，电气信号隔离等。  变压器的本质是基于电磁感应的电磁 耦合的带铁芯互感线圈。由于存在漏 磁场，耦合系数小于1。  变压器的效率高：铁芯需要励磁电流 很小，铁芯中涡流和磁滞损耗也尽可 能小。  非晶合金铁芯，降低空载变压器损耗

变压器的基本结构 宫8 变压器是一种静止的电气设备，根据电磁感应原理把一种频 率的电压和电流转换成同一频率的另一种电压和电流，并且 功率传输基本不变。 。特例：移相器，电抗器， 变频器。 0 主要结构部件： 。铁芯：主磁路通道， 减小励磁电流： 。线圈：电气部分，采用金属导线或箔绕制： 。套管：绝缘引出线： 0 储油箱 。冷却系统 2022- 7 3-12

7 2022- 3-12 变压器的基本结构  变压器是一种静止的电气设备，根据电磁感应原理把一种频 率的电压和电流转换成同一频率的另一种电压和电流，并且 功率传输基本不变。 ◦ 特例：移相器，电抗器，变频器。  主要结构部件： ◦ 铁芯：主磁路通道，减小励磁电流； ◦ 线圈：电气部分，采用金属导线或箔绕制； ◦ 套管：绝缘引出线； ◦ 储油箱 ◦ 冷却系统

变压器核心结构模型 8 变压器的核心结构是铁芯和绕组。 单相壳式变压器 铁芯：铁芯柱和磁轭 绕组：高压、低压 2 2 主磁路：磁通沿铁芯闭合 漏磁路：磁通沿铁芯外部空间闭合 6 1 6 4 5 3 3 单相芯式变压器 2 壳式/芯式变压器 1一铁芯柱 2一上磁轭 3一下磁轭 4一低压绕组 5 4 5 5 5一高压绕组 6一旁路磁轭 D 2022- 8 3-12

8 2022- 3-12 变压器核心结构模型 m   壳式／芯式变压器 1－铁芯柱 2－上磁轭 3－下磁轭 4－低压绕组 5－高压绕组 6－旁路磁轭 4 单相壳式变压器 单相芯式变压器 3 2 5 4 1 5 4 1 5 1 变压器的核心结构是铁芯和绕组。 铁芯：铁芯柱和磁轭 绕组：高压、低压 主磁路：磁通沿铁芯闭合 漏磁路：磁通沿铁芯外部空间闭合 6 4 5 3 2 6 3 2

变压器核心结构模型 宫8 变压器的铁芯结构形式： 三相五柱旁轭式变压器 叠片式，卷绕式，渐开线式： U,C,E,I,L,R型等 6 3 三相芯式变压器 2里 2 壳式/芯式变压器 1一铁芯柱 2一上磁轭 3一下磁轭 4一低压绕组 5一高压绕组 54 54 6一旁路磁轭 6 2022- 3 3 9 3-12

9 2022- 3-12 变压器核心结构模型 壳式／芯式变压器 1－铁芯柱 2－上磁轭 3－下磁轭 4－低压绕组 5－高压绕组 6－旁路磁轭 三相五柱旁轭式变压器 三相芯式变压器 变压器的铁芯结构形式： 叠片式，卷绕式，渐开线式； Ｕ，C，E，I，L，R型等 1 6 2 6 3 2 1 1 4 5 3 m   4 3 2 5 4 1 5 4 1 m 2 5 1   3

变压器铁芯材料特性 磁导率高： 硅钢片相对磁导率103-4； 非晶合金相对磁导率104-6： ■磁滞现象：B-H曲线 厚度350微米的硅钢片，Hc=50AWm,Br=0.8T; 厚度28微米的非晶合金，Hc=5A/m,Br=1T; 涡流现象：与材料厚度有关，与电导率有关。 工频硅钢片厚度100微米以上； 中频非晶合金厚度30微米以下； 中高频纳米微晶。 铁基非晶合金变压器已经大量取代传统配电变压器！ 2022- 10 3-12

10 2022- 3-12 变压器铁芯材料特性 § 磁导率高： 硅钢片相对磁导率103－4； 非晶合金相对磁导率104－6； § 磁滞现象：B-H曲线 厚度350微米的硅钢片，Hc=50A/m，Br=0.8T； 厚度28微米的非晶合金，Hc=5A/m，Br=1T； § 涡流现象：与材料厚度有关，与电导率有关。 工频硅钢片厚度100微米以上； 中频非晶合金厚度30微米以下； 中高频纳米微晶。 铁基非晶合金变压器已经大量取代传统配电变压器！