关于变压器，你了解多少，是时候重温一下了

现代化生产和生活离不开电，而电力传输及获得各种等级的电压更离不开变压器。变压器是一种静止的电器，它通过线圈间的电磁感应作用，可以把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。

变压器按用途可分为：输配电用的电力变压器，包括升、降压变压器等；供特殊电源用的特种变压器，包括电焊变压器、整流变压器、电炉变压器、中频变压器等；供测量用的仪用变压器，包括电流互感器、电压互感器、自耦变压器（调压器）等；用于自动控制系统的小功率变压器；用于通信系统的阻抗变换器等等。

1.1.1变压器的基本工作原理和结构

变压器是利用电磁感应原理工作的，图1.1为其工作原理示意图。变压器的主要部件是一个铁芯和套在铁芯上的两个绕组。这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系。其中，接于电源侧的绕组称为原绕组或一次绕组；用于接负载的绕组称为副绕组或二次绕组。

图1.1 变压器工作原理示意图

若将绕组1接到交流电源上，绕组中便有交流电流i1流过，在铁芯中产生与外加电压u1 相同频率的且与原、副绕组同时交链的交变磁通Φ，根据电磁感应原理，分别在两个绕组中感应出同频率的电动势e1 和e2。

式中，N1 为原绕组匝数；N2为副绕组匝数。

若把负载接于绕组2，在电动势e2 的作用下，就能向负载输出电能，即电流i2将流过负载，实现电能的传递。

由式（1.1）和（1.2）可知，原、副绕组感应电动势的大小正比于各自绕组的匝数，而绕组的感应电动势又近似于各自的电压，因此，只要改变绕组的匝数比，就能达到改变电压的目的，这就是变压器的变压原理。即

1.1.2　变压器的基本结构

变压器的主要部件有铁芯、绕组、油箱、冷却装置、绝缘套管和保护装置等。图1.2为油浸式电力变压器的结构示意图。

图1.2 油浸式电力变压器

散热和保护器身的作用；变压器油起绝缘作铁芯和绕组是变压器通过电磁感应进行能量传递的部件，称为变压器的器身。油箱用于装油，同时起机械支撑、用，同时也起冷却作用；套管的作用是使变压器引线与油箱绝缘；保护装置则起保护变压器的作用。

（1）铁芯 铁芯是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。铁芯由铁芯柱和铁轭两部分组成，铁芯柱上套装绕组，铁轭的作用则是使整个磁路闭合。叠片式铁芯，按其结构形式又分为芯式和壳式两种。芯式变压器结构简单，绕组的装配及绝缘也较容易，国产电力变压器铁芯主要采用芯式结构。

（2）绕组 变压器绕组有同芯式和交叠式两种型式。我国生产的电力变压器，基本上只有一种结构型式，即芯式变压器，所以绕组都采用同芯式结构，如图1.3所示。

图1.3 芯式变压器绕组和铁芯的装配示意图 （a）单相；（b）三相

所谓同芯绕组，就是在铁芯柱的任一横断面上，绕组都是以同一圆筒形线套在铁芯柱的外面。一般情况下总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处，将高压绕组放在外面。高压绕组与低压绕组之间，以及低压绕组与铁芯柱之间都必须留有一定的绝缘间隙和散热通道（油道），并用绝缘纸板筒隔开。绝缘距离的大小，取决于绕组的电压等级和散热通道所需要的间隙。当低压绕组放在里面靠近铁芯柱时，因它和铁芯柱之间所需的绝缘距离比较小，所以绕组的尺寸就可以减小，整个变压器的外形尺寸同时也减小了。

（3）油箱和冷却装置 油浸式变压器的器身浸在充满变压器油的油箱里。变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，它通过受热后的对流，将铁芯和绕组的热量带到箱壁及冷却装置，再散发到周围空气中。

（4）绝缘套管 变压器套管是将线圈的高、低压引线引到箱外的绝缘装置，它将引线对地（外壳）绝缘，又起固定引线的作用。套管大多数装于箱盖上，中间穿有导电杆，套管下端伸进油箱与绕组引线相连，套管的上部露出箱外，与外电路连接。

（5）保护装置 储油柜（又称油枕） 储油柜是一种油保护装置，装在变压器油箱盖上，用弯曲联管与油箱联通。储油柜的作用是保证变压器油箱内充满油，减少油和空气的接触面积，从而降低变压器油受潮和老化的速度。 吸湿器（又称呼吸器） 通过它，大气与油枕内连通。当变压器油因热胀冷缩而使油面高度发生变化时，气体将通过吸湿器进出。吸湿器内装有硅胶或活性氧化铝，用以吸收进入油枕中空气的水分。 安全气道（又称防爆筒） 安全气道装于油箱顶部，是一个长钢圆筒，上端口装有一定厚度的玻璃板或酚醛纸板，下端口与油箱连通。它的作用是当变压器内部因发生故障引起压力骤增时，让油气流冲破玻璃板或酚醛纸板释放出，以免造成箱壁爆裂。 净油器（又称热虹吸净油器） 净油器是利用油的自然循环，使油通过吸附剂进行过滤，以改善运行中变压器油的性能。 气体继电器（又称瓦斯继电器） 气体继电器装在油枕和油箱的连通管中间，当变压器内部发生故障（如：绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等）产生气体时，或油箱漏油使油面降低时，气体继电器动作，发出信号以便运行人员及时处理；若事故严重，可使断路器自动跳闸，对变压器起保护作用。

（6）分接开关 变压器负载运行时，二次端电压随负载大小及功率因数的变化而变化，如果电压变化过大，将对用户产生不利影响。为了保证二次端电压的变化在允许范围内，通常在变压器高压侧设置抽头，并装设分接开关，用以调节高压绕组的工作匝数，从而调节二次端电压。分接头之所以设置在高压侧，是因为高压绕组套在最外面，便于引出分接头；再者，高压侧电流相对也较小，分接头的引线及分接开关载流部分的导体截面积也小，开关触点也易制造。 中小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN ±5％。大型电力变压器则采用五个或更多的分接头，例如，UN ±2×2.5％或UN±8×1.5％等。 分接开关有两种形式：一种是只能在断电的情况下进行调节，称为无载分接开关；另一种是可以在带负载的情况下进行调节，称为有载分接开关。