变压器的工作原理及结构

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册下》第2681页（1514字）

3．1．1 变压器简单工作原理及分类

变压器是变换电压和传递能量的交流电磁器件，可根据需要将交流电压升高或降低。变压器的简单工作原理如图8．2－27所示，由铁心和绕组组成。接交流电源电压U₁的称原方绕组，接负载的绕组称副方绕组。设两绕组匝数分别为W₁、W₂，在U₁作用下，铁心中建立交变磁通Φ，则在两绕组中将分别产生的感应电动势为：

图8．2－27 变压器工作原理

在忽略变压器绕组内部的压降及其它因素的影响下，可近似得到下列简单关系：

即变压器原、副电压之比等于匝数比。在原方电源电压一定时，改变匝数比，即可改变副方电压。

变压器种类很多，按用途可分为：供输配电用的电力变压器；供电炉、电焊及整流等用的特殊电源变压器；供测量和继电保护用的仪用互感器，如电压或电流互感器等；供电气设备作耐压试验用的高压变压器；能均匀调节电压的自耦调压器和感应调压器。此外，还有用于控制装置、电子仪器、通讯设备的小功率电源变压器，或作为耦合电路，传递信号，实现阻抗匹配的变压器等。

3．1．2 变压器的基本结构

由于变压器的用途不同，容量大小相差悬殊，因而结构的差别亦很大，但其主体都为铁心和绕组。

铁心一般采用硅钢片叠成，片间绝缘，以减小磁滞和涡流损耗。变压器用硅钢片分热轧和冷轧两种，厚度有0．35和0．5mm两种。按绕组与铁心组装方式的不同，变压器铁心的结构可分为心式与壳式两种，如图8．2－28所示。变压器的铁心通常采用交叠式装法。一般单相和三相变压器铁心的叠装次序如图8．2－29所示，单号、双号层互相交叠至规定的厚度，然后用槽钢及螺杆固定。

图8．2－28 铁心结构形式

a)心式 b)壳式

图8．2－29 选接式铁心迭片次序

a)单相 b)三相

变压器的高、低压线圈套装在同一铁心柱上，其目的是增加电磁耦合的紧密度，减少漏磁通。三相变压器的高、低压线圈套装方式如图8．2－30所示。高、低压线圈在铁心柱上的布置方式有同心式和交叠式两种。同心式在绕制及绝缘处理等方面均较方便，应用广泛。

图8．2－30 高低压线圈套装方式

1－铁心柱；2－铁轭；3－高压绕组；4－低压绕组

在变压器的铭牌上，通常标明有型号和各项额定值数据。一般包括：变压器型号(由基本型号、额定容量和高压侧电压组成)；额定容量(指变压器输出的视在功率)；额定电压U_1e／U_2e(是指变压器各绕组在空载时额定电压的保证值)；额定电流；频率；相数；接线图与连接组；阻抗电压(在额定运行时短路阻抗的压降与额定电压之比，以百分率表示)；冷却方式。