变压器是电力系统中的关键设备
广泛应用于电压变换和远距离输电
它的工作原理基于电磁感应定律
结构虽复杂
基本原理却较直观
我们可以从一个简单实验开始理解：
当一块磁铁在一组线圈旁来回移动时
磁通量发生变化
线圈切割磁通线
从而产生感应电流
这就是电磁感应现象
如果将磁铁换成一组接通直流电的线圈
根据安培定律
通电的线圈也会产生一个与磁铁相似的磁场
若接入的是交流电源
由于电流方向不断变化
磁场方向也会周期性反转
临近的线圈就会被动的切割磁通线
从而生成感应电流
实现非接触式能量传递
即隔空输电
但因多数磁通线未被利用 传输效率较低
我们引入一个高磁导率铁芯 并在两端分别缠绕线圈
铁芯提供低磁阻路径
使磁场集中在铁芯内部传播
从而达到集中磁通的效果
在这种结构中
连接电源的一侧称为初级线圈
输出电流的一侧为次级线圈
根据法拉第电磁感应定律 感应电压与线圈匝数成正比
此时次级线圈的匝数更多
那么输出的电压就会升高
称为升压变压器
反之如果是初级线圈的匝数更多
那么输出的电压则变低
称为降压变压器
这就是变压器的基本原理
根据结构形式不同 变压器可分为芯式和壳式两类
我们所展示的是一台壳式降压变压器
其结构较为特殊
具备500kV的高压输入
以及两个输出
分别为220kV的中压主输出和10kV
或35kV的辅助低压输出
其中
高压绕组与中压绕组共用部分线圈
利用自耦降压技术
通过改变中压侧抽头匝数实现主降压
低压绕组则为单独的线圈 在共用铁芯的最里端
在线圈绕制前
需先对铁芯包裹一层绝缘片
并套上绝缘筒
以防止低压线圈与铁芯直接接触
随后 依次绕上内层的低压线圈与外层的高中压线圈
所有绕组均采用高导电率的铜制成 横截面为矩形
矩形相比圆形的排布更加紧凑
拥有更好的空间利用率
同时有利于增加线径以降低电阻
提高散热效率
铜导线外包覆绝缘纸
这种材料耐高温、绝缘性强且不易老化
在这个三相系统中
电流按顺序流通绕组
每个绕组的电压波与其他电压波的相位相差120度
他们接力输出从而产生连续稳定的电流
在外层的高压、中压共用绕组上还会延伸出多个抽头
其全部连接有载分接开关
旁边的电机驱动装置可通过改变匝数的方式
来调节输出的电压
所有组件安装于密封油箱内部
油箱顶部设有五个引出电流的绝缘套管
分别为高压、中压、高压中性点及两个低压套管
这些套管是绝缘结构 防止高压击穿油箱壳体
油箱内部填充绝缘矿物油
具备良好绝缘性和热稳定性
可有效冷却内部绕组
在油箱上方还设置了油枕
用于储存备用绝缘油
同时它还可以过滤湿气
保证油质的纯度