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第六章 电气设备 6.1 变压器 变压器（Transformer）是一种竞争的电气设备，它利用电磁感应原理，根据需要可以将一种交流电压和电流等级转变成同频率的另一种电压和电流等级。它对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义；同时，它在电气的测试、控制和特殊用电设备上也有广泛应用。 变压器的工作原理 根据法拉弟电磁感应定律和楞次定律，简单说明如下：当原线圈(就是本来就有电的那组线圈)中的电流增大时，这个线圈在铁芯中产生的磁场也增强(磁场的方向可以用右手螺旋定则来判断)，这时，在副线圈(就是原本没有通电的那组线圈)上就要产生感应电流，感应电流的方向与原线圈中的电流方向相反(这样的结果是副线圈中的电流产生的磁场的方向与原线圈中的电流产生的磁场的方向相反)。 当原线圈中的电流在减小时，电流在铁芯上产生的磁场也减弱，这时在副线圈中就产生了与原线圈电流方向相同的电流，这个电流在铁芯上产生的磁场方向与原线圈在铁芯中产生的磁场方向相同。 如此变化下去，原线圈中由于电流的改变，就在副线圈中产生了电流。这就是变压器的工作原理。 变压器的用途 变压器是用来改变交流电压的置，由铁芯和线圈线成。它不仅能改变交流电的电压，同时还能改变阻抗，在不超设计功率时，还可改变电流. 在不同的环境下，变压器的用途也不同，如： 1、远距输入电线路，为减小线路损耗，从发电厂出来的电，要先升压到几万伏（如11KV），到达目的地时，再降压（如220V）。 2、在电子放大线路中，为达到两线放大间转输能量消耗最少，要进行阻抗匹配，用变压器联接，可起到改变阻抗的作用。 3、电焊时，在焊条与焊件间所需电流很大（几十~几百安），而电压很小（几伏）。电焊机就是一个变压器，它把高电压（如220V）变成低压。而在不改变功率的条件下，在输出端产生很大的电流。 4、有时，在一个环境中需要不同的电压，变压器又可制成多绕组的或中间抽头式的。进而产生多种电压。 5、在交流稳压器中，采用即时改变输出线圈的圈数，来达到调速输出电压的目的。分类 1、按相数分： 1）单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。 2）三相变压器：用于三相系统的升、降电压。 2、按冷却方式分： 1）干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。 2）油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。 图6.1.1 油浸式电力变压器 3、按用途分： 1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。 2）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。 3）试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。 4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。 4、按绕组形式分： 1）双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。 2）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。 3）自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。 5、按铁芯形式分： 1）芯式变压器：用于高压的电力变压器。 2）非晶合金变压器：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%，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。 3）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。变压器组成部件包括器身（铁芯、绕组、绝缘、引线）、变压器油、 油箱和冷却装置、调压装置、保护装置（吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等）和出线套管。 铁芯 铁芯是变压器中主要的磁路部分。铁芯分为铁芯柱和两部分，铁芯柱套有绕组；是。通常由含硅量较高，厚度分别为0.35 mm\0.3mm\0.27 mm，由表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。 图6.1.2 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。 2、绕组 绕组是变压器的电路部分，它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。 3、绝缘部分在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。 图6.1.3 变压器的铭牌示图 变压器铭牌上给出的额定电压 额定电流的数值!都是有效值 额定电流值是指变压器分接头在额定电压位置时的数值，分接头不同，电流也不同 铭牌上给出的额定容量 S是指变压器正常运行时，可能传送的最大有效功率 实际运行中，输出的有功功率的大高压绕组电压等级（kV）小与负载的功率因数有关) 负载的功率因数 cos，能增加变压器输出的有功功率，提