一、变压器的主要结构部件
变压器主要由以下四个部分组成：
1. 铁心：变压器的磁路部分
铁心的作用：变压器的主磁路，是闭合的且无气隙
结构特点：
- 材料：表面绝缘的0.23~0.35mm薄硅钢片叠成
- 目的：减小涡流损耗
- 叠装方式：奇数层和偶数层接缝错开 → 减小磁阻
类型：
- 芯式变压器：绕组套在铁心柱上（三相芯式）
- 壳式变压器：铁心包围绕组（单相壳式）
2. 绕组：变压器的电路部分
绕组的作用：变压器的电路部分
材料与结构：
- 包有绝缘材料的扁铜线或漆包圆铜线绕成
- 分为原边（初级）绕组和副边（次级）绕组
布置方式：
同心式绕组（常用于芯式变压器）：
- 高压绕组在外，低压绕组在内
- 优点：减小与铁心的绝缘距离；方便引出分压抽头
交叠式绕组（常用于壳式变压器）：
- 高、低压绕组交替排列
3. 绝缘结构
外部绝缘：
- 主要是高、低压线圈引出瓷套管和油箱及空气的绝缘
- 瓷质绝缘套管：使带电的引线和接地的油箱及空气绝缘
内部绝缘：
- 指油箱内的绝缘
- 主要是绕组相间绝缘、绕组与铁心绝缘、内部引线以及高压分接开关的绝缘
绝缘类型：
- 油浸式变压器：使用变压器油（绝缘+散热）
- 油浸式绕组常用A级绝缘（最高105°C）
- 干式变压器：
- 环氧浇筑绝缘（德国）
- Nomex绝缘纸（美国）
- 容量相对较小；价格反而更高；一般用于室内场合
4. 冷却系统
冷却系统的作用：散发变压器运行时产生的热量，保证在允许温度下运行
油浸式变压器冷却方式：
- 油浸自冷（ONAN）：依靠油的自然对流和空气自然对流散热
- 油浸风冷（ONAF）：强制风冷散热
- 强迫油循环风冷（OFAF）：油泵强制油循环+风扇散热
工作原理：
- 冷油进入绕组（环境最高40°C）
- 热油上升到油箱顶部
- 通过散热管将热量散出
干式变压器冷却方式：
- 自然空冷（AN）
- 强迫风冷（AF）
二、变压器的基本工作原理
1. 工作原理概述
电磁感应原理：利用电磁感应，将一种交流电压的电能变换成频率不变的另一种电压等级的电能
基本结构：
- 原边（初级）：接交流电源
- 副边（次级）：与负载相连
- 原、副绕组之间有磁场的耦合，但没有电路的连接
能量传递过程：
2. 参考方向规定
电压和电流的参考方向：
- 原边：电动机惯例
- 副边：发电机惯例
磁通的参考方向：
- 主磁通与符合右手螺旋
- 漏磁通与符合右手螺旋
感应电动势的参考方向：
- 、和符合右手螺旋
- 与符合右手螺旋
重要约定：
- 电动势正方向：低电位指向高电位（电源内部电流方向）
- 右手螺旋：正电势产生正电流；正电流与磁通符合右手螺旋（电磁感应定律前的‘-’）
3. 理想变压器的基本关系
理想变压器假设：
- 原、副边绕组完全耦合，无漏磁通
- 铁心无磁阻，铁耗为零
- 原、副边绕组无电阻，铜耗为零
（1）原、副边电压关系（变电压）
主磁通感应电动势：
电压比：
其中，为变比。
在理想变压器中，，，因此：
注意：电压相位相差180°（参考方向）
结论：改变绕组匝数可改变副边的电压，但频率不变。
（2）原、副边电流关系（变电流）
由磁路欧姆定律，作用在铁心磁路上的总磁动势：
电流比：
注意：电流相位相差180°（参考方向）
结论：改变绕组匝数可改变副边的电流。
（3）原、副边功率关系
原边输入的瞬时功率：
结论：
- 改变绕组匝数不改变传递的电功率
- 高压侧电流小，低压侧电流大
（4）原、副边阻抗关系（变阻抗）
副边的负载阻抗：
原边的等效阻抗：
结论：
- 改变绕组的匝数可以变换阻抗
- 原、副边阻抗的比等于原、副边匝数比的平方
三、变压器的铭牌数据（额定值）
1. 额定容量（VA/kVA）
变压器额定运行时的视在功率，原、副边相等
单相：
三相：
重要提示：
- 变压器的整体尺寸决定于视在功率，而不是输出的有功功率
- 三相变压器额定电压、额定电流指线电压、线电流
- 如果是相电压、相电流，则系数应由 变为
2. 额定电压（V/kV）
原边：额定运行时，绝缘和发热允许的电压
副边：原边接额定电压时，副边的空载电压
3. 额定电流（A）
在额定容量和额定电压运行时原、副边应提供的电流。
4. 额定频率（Hz）
标准工业频率。我国标准工频：
5. 分接开关
分接开关作用：调节副边电压输出
原理：改变原边匝数来调节副边电压
调节规律："高往高调，低往低调"
- 若偏高，将分接开关往高档位调（增大），使降低
- 若偏低，将分接开关往低档位调（减小），使升高
