变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。
变压器按用途可以分为:配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器等。
变压器是输配电的基础设备,广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域。我国在网运行的变压器约1700万台,总容量约110亿千伏安。变压器损耗约占输配电电力损耗的40%,具有较大节能潜力。为加快高效节能变压器推广应用,提升能源资源利用效率,推动绿色低碳和高质量发展
(1)铁芯材料。变压器是借助于电磁感应原理完成电流值、电压值的调控,而铁芯是变压器的核心构件,其材 质状况决定了变压器的调节功能。铁芯材料最好选择在铁片中加入硅,以此减小低钢片的导电导热作用,避免装置运行后能耗增多。电力行业标准中规定硅钢片的磁通密度需控制在有效范围,如:黑铁片的磁通密度在7000、低硅片在10000等,安装现场可结合实际情况选用。
(2)绝缘材料。近年来变压器安装操作的意外事故发生率不断提升,考虑到变压器安装过程中的安全问题,现 场人员需注重绝缘材料的选用,以保护系统其他设备的正常运行。目前,许多变压器已经配备了绝缘构件,如:垫圈、绝缘器具等,但由于人为操作不当依旧存在安全风险。变压器安装需从线圈框架 层间的隔离、绕阻间的隔离等方面增强其绝缘性能。 [1]
(3)浸渍材料。浸渍处理是对绕制材料加工的最后工序,主要目的是改善材料的机械性能、电力性能、绝缘性 能,避免后期使用发生各种安全事故。选用绕制材料之后,安装人员要对浸渍材料涂刷油漆,在材料表面设置一道绝缘层。比较常用的漆材是甲酚清漆,经过涂刷处理后可发挥出较好的安全作用,延长了变压器设备的使用寿命
1. 额定容量:它的单位符号为kVA,就是指在额定电压和额定电流下,不间断工作运行时,可以输送的容量。
2. 额定电压:单位符号为kV,是指变压器在长期工作时,变压器可以承受的工作电压。
3. 额定电流:单位符号为A,就是指变压器在额定容量下,可以长时间通过的电流。
4. 额定频率:单位符号为Hz,是指变压器在工作时允许工作的频率,我国使用的标准为50 Hz交流电。
5.相数:三相开头以字母S表示,单相开头以字母D表示。
6.冷却方式:如空气冷却、油浸自等。
7.绝缘水平:表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能的一个参数。变压器的绝缘电阻越大,性能越稳定
一般指连接交流电源的线圈称之为“一次线圈”;而跨于此线圈的电压称之为“一次电压”。在二次线圈的感应电压,是由一次线圈与二次线圈间的“匝数比”所决定的。因此,变压器区分为升压与降压变压器两种。
大部份的变压器均有固定的铁心,其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性,大部份磁通量局限在铁心里,因此,两组线圈藉此可以获得相当高程度的磁耦合。在一些变压器中,线圈与铁心二者间紧密地结合,其一次与二次电压的比值几乎与二者的线圈匝数比相同
与初级线圈相比,次级线圈的匝数(匝数比)对次级线圈的可用电压量有较大影响。但如果两个线圈彼此电隔离,那么次级电压是怎样产生的呢?
在此之前,我们已经说过,变压器主要由两个绕在普通软铁芯上的线圈组成。将交流电压(V P)施加于主线圈时,电流流经该线圈,按照法拉第电磁感应定律,该线圈通过该电流在自身周围产生磁场,称为互感。随着电流由零增加到最大值 dΦ/dt,磁场强度逐渐增大。
ƒ– 是赫兹的通量频率, =ω/2π
N –是线圈绕组的数量。
Φ– 是韦伯中的通量
这个方程叫做变压器 EMF方程。对主电动势而言, N为主电动势(N P),而对次电动势而言, N为次电动势(N S)。
另外要注意的是,由于变压器需要变磁才能正常工作,所以不能用变压器来转换或提供直流电压或电流,因为磁场必须改变才能感应出次级线圈的电压。换而言之,变压器不能以稳定的直流电压工作,而只能以交流或脉动电压工作。
当变压器的初级绕组与直流电源相连时,由于直流没有频率,绕组的有效阻抗会很低,只相当于所用铜的电阻,因此,该绕组的感抗会为零。这样绕组就会从直流电源中吸引过热,并最终烧毁非常高的电流,因为我们知道 I= V/R。
黄少龙