本文首先介紹了變壓器的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其次介紹了變壓器的類型，最后介紹了變壓器的參數(shù)就用途，具體的跟隨小編一起來了解一下。

　　變壓器的的工作原理

　　變壓器的工作原理示意圖如圖所示。變壓器的初級繞組和次級繞組相當(dāng)于兩個電感器，當(dāng)交流電壓加到初級繞組上時，在初級繞組上就形成了電動勢，產(chǎn)生出交變的磁場，次級繞組受到初級繞組的作用，也產(chǎn)生與初級繞組磁場變化規(guī)律相同的感應(yīng)電動勢（電壓），于是次級繞組輸出交流電壓，這就是變壓器的變壓過程。

　　變壓器的工作原理示意圖

　　變壓器的輸出電壓和繞組的匝數(shù)有關(guān)，一般輸出電壓與輸入電壓之比等于次級繞組的匝數(shù)N2與初級繞組的匝數(shù)N1之比，即U2/U1=N2/N1；變壓器的輸出電流與輸出電壓成反比（I2/I1=U1/U2），通常降壓變壓器輸出的電壓降低，但輸出的電流增大了，具有輸出強電流的能力。

　　變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　變壓器是將兩組或兩組以上的線圈繞制在同一個線圈骨架上，或繞在同一鐵芯上制成的。通常情況下，把變壓器電源輸入端的繞組稱為初級繞組（又稱一次繞組），其余的繞組為次級繞組（又稱二次繞組），如圖2-1所示。

　　圖2-1　變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　單相變壓器和三相變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，均是由鐵芯（器身）和繞組兩部分組成，如圖2-2所示。繞組是變壓器的電路，鐵芯是變壓器的磁路，二者構(gòu)成變壓器的核心即電磁部分。

　　圖2-2　單相變壓器和三相變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　常用的變壓器鐵芯有多種類型，典型的結(jié)構(gòu)分別為口字形和日字形，如圖2-3所示。為了減小渦流和磁滯損耗，鐵芯通常選用磁導(dǎo)率較高、相互絕緣、厚度在0.35～0.5mm的硅鋼片疊合而成，有的變壓器鐵芯也選用高磁導(dǎo)率的坡莫合金、鐵氧體等材料制成。

　　圖2-3　變壓器的兩種鐵芯

　　變壓器的線圈通常稱為繞組，相當(dāng)于變壓器的電路部分。繞組是用絕緣良好的漆包線、紗包線或絲包線在鐵芯（骨架）上繞制而成的，如圖2-4所示。變壓器在工作時，電源輸入端的繞組為初級繞組（或稱一次繞組），電源輸出端的繞組為次級繞組（或稱二次繞組）。

　　圖2-4　變壓器的繞組變壓器內(nèi)部

　　繞組相數(shù)不同，其繞組數(shù)也不同。單相變壓器的內(nèi)部有2組繞組，而三相變壓器的內(nèi)部有6組繞組，如圖2-5所示。

　　圖2-5　單相變壓器和三相變壓器內(nèi)部繞組結(jié)構(gòu)示意圖

　　變壓器的類型

　　變壓器的型式多種多樣，以便達(dá)到不同的使用目的并適應(yīng)不同的工作條件可按其功能、相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組個數(shù)、絕緣及冷卻方式、鐵芯結(jié)構(gòu)、容量大小、中性點絕緣方式等來進(jìn)行分類。

　　1、按功能分類

　　變壓器按功能可分為普通電力變壓器（如配電變壓器、輸電變壓器等）和特種變壓器（如試驗變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、各類調(diào)壓器等）。

　　2、按相數(shù)分類

　　變壓器按相數(shù)可分為單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器（如六相整流用變壓器）。我國電力系統(tǒng)中用的電力變壓器大多為三相變壓器。若三相變壓器容量超大，太過笨重，從制造廠到安裝地點的運輸過程中，受運輸條件限制，需降低變壓器的尺寸及質(zhì)量時，則可以考慮將三個完全相同的單相變壓器的繞組按一定的方式作三相連接組成三相變壓器組，如500kV電壓等級的變壓器大都采用三相變壓器組，其三相磁路是獨立的，各相主磁通以各自鐵芯作為磁路。三相變壓器較之于同容量的三相變壓器組，其鐵磁材料消耗少，運行電能損耗少，且占地面積小，因此在條件允許的情況下應(yīng)優(yōu)先采用三相變壓器。

　　3、按調(diào)壓方式分類

　　變壓器按調(diào)壓方式可分為無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。無載調(diào)壓變壓器必須在停電的情況下才能進(jìn)行分接頭的切換，其調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)較為簡單。有載調(diào)壓變壓器則可以在不停電的情況下實現(xiàn)分接頭的切換，其調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，造價高，對檢修維護(hù)的要求也較高。

　　4、按繞組個數(shù)分類

　　變壓器按繞組的個數(shù)可分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器和多繞組變壓器。近年來三繞組變壓器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用越來越多，大多用于需要三種不同電壓等級的場合。采用一臺三繞組變壓器比采用兩臺雙繞組變壓器，可以節(jié)省材料和占地面積，減少附屬設(shè)備，提高運行效率，維修也方便。只有當(dāng)某電壓等級傳輸容量很小，三個電壓等級之間分別使用多臺小容量的雙繞組變壓器可以使總?cè)萘匡@著減少時，才考慮使用雙繞組變壓器。三繞組變壓器的高壓、中壓和低壓三個繞組，通常套在一個鐵芯柱上。由于絕緣結(jié)構(gòu)的要求，高壓繞組常套在最外面。由于升壓變壓器的功率主要由低壓側(cè)向高壓側(cè)和中壓側(cè)傳遞，所以其低壓繞組常套在高、中壓繞組之間。這樣一來，升壓變壓器的高壓繞組在最外面，低壓繞組居中，中壓繞組最靠近鐵芯。對于降壓變壓器，繞組排列則采用高壓繞組在最外面、中壓繞組居中、低壓繞組最靠近鐵芯的方式，以降低絕緣費用。

　　5、按絕緣及冷卻方式分類

　　變壓器按絕緣及冷卻方式可分為油浸式、干式和氣體絕緣式等。其中油浸式變壓器，又有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強迫油循環(huán)冷卻式等。由于油浸式電力變壓器具有散熱好、損耗低、容量大、價格低等優(yōu)點，所以獲得了廣泛應(yīng)用。

　　6、按鐵芯結(jié)構(gòu)分類

　　變壓器按鐵芯結(jié)構(gòu)可分為芯式變壓器和殼式變壓器。

　　7、按容量大小分類

　　變壓器按容量大小可分為小型變壓器（10～630kVA）、中型變壓器（800～6300kVA）、大型變壓器（8000～63000kVA）、特大型變壓器（90000kVA以上）。

　　8、按中性點絕緣方式分類

　　變壓器按中性點絕緣方式可分為全絕緣變壓器和分級絕緣變壓器。所謂全絕緣是指星形接線變壓器中性點的絕緣水平與三相出線的絕緣水平相同，例如60kV及以下電壓等級的變壓器中性點絕緣即采用這種方式。所謂分級絕緣是指中性點的絕緣水平低于三相出線的絕緣水平，例如110kV電壓等級的變壓器中性點采用35kV的絕緣水平，220kV電壓等級的變壓器中性點采用110kV的絕緣水平。采用分級絕緣后，因變壓器內(nèi)絕緣的尺寸縮小，變壓器的尺寸可以相應(yīng)地縮小，造價也降低很多。

　　變壓器的作用

　　（1）變壓器原邊副邊之間的電流或電壓比例，則取決于兩方電路線圈的圈數(shù)。圈數(shù)較多的一方電壓較高但電流較小，反之亦然。如果撇除泄漏等因素，變壓器兩方的電壓比例相等于兩方的線圈圈數(shù)比例，亦即電壓與圈數(shù)成正比。

　　（2）因此可以減小或者增加原線圈和副線圈的匝數(shù)比，從而升高或者降低電壓，變壓器的這個性質(zhì)使它成為轉(zhuǎn)換電壓的重要設(shè)備。

　?。?）根據(jù)能量守恒定律，變壓器輸出的功率不能超越輸入它的功率。根據(jù)歐姆定律，變壓器的負(fù)載所消耗的功率等于流經(jīng)它的電流與其抵受的電壓的乘機。由于變壓器遵守這兩條定律，它不會是放大器。如果處在變壓器兩方的電壓有所不同，那么流經(jīng)變壓器兩方的電流也會不同，而兩者的差距則成反比。如果變壓器一方的電流比另一方小，那電流較小的一方會有較大的電壓；反之亦然。然而，變壓器兩方所消耗的功率 （即一方的電壓和電流兩值相乘） 應(yīng)是相等的。

　　變壓器的參數(shù)

　　變壓器的參數(shù)主要包括額定電壓、額定電流、額定容量、額定頻率、空載損耗、短路損耗、短路電壓、空載電流和溫升。

　　1、額定電壓

　　變壓器的額定電壓包括一次額定電壓和二次額定電壓。一次額定電壓是指接到變壓器一次繞組端點的額定電壓值。二次額定電壓是指當(dāng)一次繞組所接的電壓為額定值，分接開關(guān)放在額定分接頭位置上，變壓器空載時二次繞組的電壓。

　　2、額定電流

　　變壓器的額定電流包括一次額定電流和二次額定電流，分別指在額定電壓和規(guī)定的環(huán)境溫度下，使各部分不超過允許溫度的一次繞組和二次繞組長期允許通過的電流。

　　3、額定容量

　　額定容量是指變壓器在額定電壓、額定電流時連續(xù)運行所傳送的容量。對于雙繞組變壓器，其額定容量以繞組的容量表示（雙繞組變壓器的兩個繞組具有相同的額定容量）。對于三繞組變壓器，應(yīng)給出每個繞組的額定容量。三繞組變壓器各繞組的額定容量有的相同，有的不同，按三個繞組的容量比的不同有三種類型：100%/100%/100%、100%/100%/50%、100%/50%/100%。

　　4、額定頻率

　　我國標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)頻率為50Hz。

　　5、空載損耗

　　空載損耗指當(dāng)以額定電壓施加于一個繞組的端子上，其余各繞組開路時變壓器所產(chǎn)生的損耗。變壓器在空載狀態(tài)下的損耗主要是鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗，因此空載損耗也稱鐵損。

　　6、短路損耗

　　對雙繞組變壓器，短路損耗是指將變壓器的一側(cè)繞組短路，流經(jīng)另一側(cè)繞組的電流為額定電流時，變壓器所消耗的功率。對三繞組變壓器，要提供三個繞組兩兩短路試驗所測的短路損耗，而且當(dāng)三個繞組容量比為100%/100%/50%或100%/50%/100%時，短路損耗數(shù)據(jù)是一對繞組中容量較小的一方達(dá)到其額定電流時的值。短路損耗主要是繞組的電阻引起，所以又稱銅損。

　　7、短路電壓，又稱阻抗電壓

　　對雙繞組變壓器，短路電壓是指當(dāng)一側(cè)繞組短接，以額定頻率的電壓施加于另一側(cè)繞組上，并使短接繞組中流過額定電流時所施加的電壓。對三繞組變壓器有三個短路電壓，即用高-中、高-低、中-低三個短路電壓表示。由于大容量變壓器的阻抗以電抗為主，可由短路電壓近似求得變壓器繞組的電抗，因此短路電壓是一個十分重要的參數(shù)，對變壓器的電壓變動和并列運行有重要意義，例如兩臺變壓器并列運行的條件之一就是要短路電壓相等。除特殊指明外，短路電壓均以施加電壓繞組額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示。

　　8、空載電流

　　空載電流指變壓器在額定電壓下空載運行時的電流值。一個繞組的空載電流通常以該繞組額定電流的百分?jǐn)?shù)表示。對三繞組變壓器來說，這個百分?jǐn)?shù)以最大額定容量的那個繞組為準(zhǔn)。

　　9、溫升

　　溫升是指變壓器各部分的溫度與其周圍冷卻介質(zhì)溫度的差值。

　　變壓器的用途

　　變壓器最主要的用途是在輸配電系統(tǒng)，而且還廣泛應(yīng)用于電氣控制領(lǐng)域、電子技術(shù)領(lǐng)域，測試技術(shù)領(lǐng)域以及焊接技術(shù)領(lǐng)域等等。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，在輸配電系統(tǒng)，1kW的發(fā)電設(shè)備需8～8.5 kV·A變壓器容量與之配套，由此可見，在電力系統(tǒng)中變壓器是容量最多最大的電氣設(shè)備。我們知道電能在傳輸過程中會有能量的損耗，主要是輸電線路的損耗及變壓器的損耗，它占整個供電容量的5％～9％，這是一個相當(dāng)可觀的數(shù)字。

　　例如我國2000年發(fā)電設(shè)備的總裝機容量約為3.16億千瓦，則輸電線路及變壓器損耗的部分約為1 600～2800萬千瓦，它相當(dāng)于目前我國10到20個裝機容量最大的火力發(fā)電廠的總和。在這個能量損耗中，變壓器的損耗最大，約占60％左右，因此，變壓器效率的高低成為輸、配電系統(tǒng)中一個突出的問題，我國從20世紀(jì)70年代末期開始研制高效節(jié)能變壓器，其換代過程為SJ→S5→S7→S9→SCB→SHll。目前大批量生產(chǎn)的是S9低損耗節(jié)能變壓器，并要求逐步淘汰正在使用中的舊型號變壓器，據(jù)初步估算采用低損耗變壓器所需的投資費用可在4—5年時間內(nèi)從節(jié)約的電費中收回。

　　變壓器除用于改變電壓外，還可用來改變電流、變換阻抗以及產(chǎn)生脈沖等。