壳式变压器原理、结构图和应用特点

众所周知，变压器是一种电气设备，它在将电力从一个电路传输到另一个电路中起着至关重要的作用，也就是在不改变频率的情况下，通过电磁感应的帮助进行电力传输，但电流和电压的大小会发生变化。变压器的主要作用是在使用交流电时升高和降低电压电平。

根据其磁芯的结构划分，变压器分为铁芯式和壳式两种，这两种变压器之间的主要区别在于结构中的铁芯和绕组的布置。在铁芯式型中，磁芯包括2肢和2轭，而在壳型中，它包括3肢和2轭。本文将简单介绍下壳式变压器的原理、结构和应用特点。

壳式变压器的概念

壳式变压器的形状是长方形的，它包括三个基本部分，一个铁芯和两个绕组，如下图所示。它有两个绕组，即初级和次级。这些绕组的布置可以在一个分支中完成。壳式变压器的线圈可以以多层盘的形式缠绕，其中这些层通过纸相互绝缘。

壳式变压器用于高额定值和低电压，并且在这种类型的变压器中冷却效果不佳。壳式变压器的绕组为分布式绕组，热量自然散发，所以这种变压器也称为夹心式或圆盘式绕组。维护这些变压器很困难并且机械强度很高。壳式变压器中使用的冷却系统是强制空气，否则由于通过四肢和磁轭的环绕绕组而强制油。

壳式变压器结构

叠片的排列可以用“E”和“I”的形状来完成，这些叠片彼此相对布置，从而可以降低接合处的高磁阻。交替的涂层以不同的方式堆叠，以摆脱永久接头。

壳式变压器包括3个分肢，中肢保持总磁通，而侧肢保持部分磁通。因此，中肢的宽度可以增加到外肢。这种设计增加了芯的机械强度，而且还改进了对绕组免受外部机械冲击的保护。

需要注意的是，壳式变压器的低压和高压绕组都可以布置在中央肢上。低压绕组靠近铁芯布置，而高压绕组可以布置在低压绕组的外部。这样可以降低绝缘成本，它既布置在铁芯之间，也布置在低压绕组之间。这些绕组的形状是圆柱形的，铁芯叠片放置在上面。

壳式变压器工作原理

如下图所示，HV和LV绕组沿铁芯纵向交替缠绕，HV线圈夹在两个LV线圈之间：

可以看出，在壳式类型的变压器中，两个线圈在中间肢上扭绞。因为在两个绕组中，一个绕在大约中心肢上，而另一个绕在它上面，所以没有泄漏的可能。一旦初级绕组被激发，它就会产生磁通量，因此它必须切断下一个线圈。因此，在制造助焊剂时，它会立即切割下一个泄漏较少的线圈，以产生所需的o/p电压。

注意：由于高压和低压线圈都绕在中心肢表面上，因此壳式变压器绕制所需的导体数量少于类似的铁心式变压器。这里对绝缘材料的要求更高，因为绕组彼此夹在中间，这可能会导致短路故障的风险。由于其绕组结构，壳型的设计与铁芯型相比有些复杂。内部绕组中的任何缺陷只能在拆除所有外部绕组后进行处理，因此外壳式变压器的绕组维护工作非常困难。

壳式变压器的优缺点

壳式变压器的优点包括以下几个方面内容：

• 良好的短路强度
• 机械和介电强度高
• 漏磁通控制良好
• 冷却系统高效
• 尺寸很紧凑
• 设计灵活
• 具有很高的抗震能力
• 运输方便
• 被保护免受流出磁通量的影响
• 可灵活选择线径，防止局部发热
• 绕组可以在线圈的帮助下简单地分开，以防止泄漏

• 需要特殊的制造服务来设计这种变压器
• 在建筑中使用更多的铁
• 很复杂
• 由于人工成本，制造成本会很高
• 无法提供自然冷却
• 维护起来并不容易

壳式变压器的应用

壳式变压器的主要应用包括以下几个方面内容：

• 适用于低压应用，包括电子电路以及电力电子中的转换器。
• 用于需要少量电压的地方。
• 在低压应用中使用的成本可能较低，因为其横截面积为矩形或正方形。