利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置,主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心(磁芯).在電器設(shè)備和無線電路中,常用作升降電壓、匹配阻抗.安全隔離等.
英文名稱:Transformer
[編輯本段]變壓器的簡介
變壓器的功能主要有:電壓變換;電流變換,阻抗變換;隔離;穩(wěn)壓(磁飽和變壓器);自耦變壓器;高壓變壓器(干式和油浸式)等,變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯,XED型,ED型.
變壓器按用途可以分為:配電變壓器、電力變壓器、 全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、 單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗干擾變壓器、防雷變壓器、箱式變電器 試驗變壓器 轉(zhuǎn)角變壓器.
變壓器的最基本型式,包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈,并且彼此以電感方式稱合一起.當(dāng)一交流電流(具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時,于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓,而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度.
一般指連接交流電源的線圈稱之為「一次線圈」(Primary coil);而跨于此線圈的電壓稱之為「一次電壓.」.在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓,是由一次線圈與二次線圈問的「匝數(shù)比」所決定的.因此,變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種.
大部份的變壓器均有固定的鐵芯,其上繞有一次與二次的線圈.基于鐵材的高導(dǎo)磁性,大部份磁通量局限在鐵芯里,因此,兩組線圈藉此可以獲得相當(dāng)高程度之磁耦合.在一些變壓器中,線圈與鐵芯二者間緊密地結(jié)合,其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同.因此,變壓器之匝數(shù)比,一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標(biāo).由于此項升壓與降壓的功能,使得變壓器已成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)之一重要附屬物,提升輸電電壓使得長途輸送電力更為經(jīng)濟,至于降壓變壓器,它使得電力運用方面更加多元化,可以這樣說,沒有變壓器,現(xiàn)代工業(yè)實無法達到目前發(fā)展的現(xiàn)況.
電子變壓器除了體積較小外,在電力變壓器與電子變壓器二者之間,并沒有明確的分界線.一般提供60Hz電力網(wǎng)絡(luò)之電源均非常龐大,它可能是涵蓋有半個洲地區(qū)那般大的容量.電子裝置的電力限制,通常受限于整流、放大,與系統(tǒng)其它組件的能力,其中有些部份屬放大電力者,但如與電力系統(tǒng)發(fā)電能力相比較,它仍然歸屬于小電力之范圍.
各種電子裝備常用到變壓器,理由是:提供各種電壓階層確保系統(tǒng)正常操作;提供系統(tǒng)中以不同電位操作部份得以電氣隔離;對交流電流提供高阻抗,但對直流則提供低的阻抗;在不同的電位下,維持或修飾波形與頻率響應(yīng).「阻抗」其中之一項重要概念,亦即電子學(xué)特性之一,其乃預(yù)設(shè)一種設(shè)備,即當(dāng)電路組件阻抗系從一階層改變到另外的一個階層時,其間即使用到一種設(shè)備-變壓器.
變壓器---利用電磁感應(yīng)原理,從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾?
1.變壓器 ---- 靜止的電磁裝置
變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能
電壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組.
變壓器原理
與電源相連的線圈,接收交流電能,稱為一次繞組
與負(fù)載相連的線圈,送出交流電能,稱為二次繞組
一次繞組的 二次繞組的
電壓相量 U1 電壓相量 U2
電流相量 I1 電流相量 I2
電動勢相量 E1 電動勢相量 E2
匝數(shù) N1 匝數(shù) N2
同時交鏈一次,二次繞組的磁通量的相量為 φm ,該磁通量稱為主磁通
補充變壓器工作原理:
變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件,當(dāng)初級線圈中通有交流電流時,鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通,使次級線圈中感應(yīng)出電壓(或電流).
變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其余的繞組叫次級線圈.
2.理想變壓器
不計一次、二次繞組的電阻和鐵耗,
其間耦合系數(shù) K=1 的變壓器稱之為理想變壓器
描述理想變壓器的電動勢平衡方程式為
e1(t) = -N1 d φ/dt
e2(t) = -N2 d φ/dt
若一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正弦規(guī)律變化,
則有
不計鐵心損失,根據(jù)能量守恒原理可得
由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關(guān)系
令 K=N1/N2,稱為匝比(亦稱電壓比),則
二.變壓器的結(jié)構(gòu)簡介
1.鐵心
鐵心是變壓器中主要的磁路部分.通常由含硅量較高,厚度分別為 0.35 mm\0.3mm\0.27 mm,
表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成
鐵心分為鐵心柱和橫片倆部分,鐵心柱套有繞組;橫片是閉合磁路之用
鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種
2.繞組
繞組是變壓器的電路部分,
它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成
變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理,現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理:當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓Ú1時,流過電流Í1,在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通Ø1,這些磁通稱為主磁通,在它作用下,兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢É1,É2,感應(yīng)電勢公式為:E=4.44fNØm
式中:E--感應(yīng)電勢有效值
f--頻率
N--匝數(shù)
Øm--主磁通最大值
由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同,感應(yīng)電勢E1和E2大小也不同,當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后,電壓Ú1和Ú2大小也就不同.
當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時,一次側(cè)僅流過主磁通的電流(Í0),這個電流稱為激磁電流.當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流Í2時,也在鐵芯中產(chǎn)生磁通,力圖改變主磁通,但一次電壓不變時,主磁通是不變的,一次側(cè)就要流過兩部分電流,一部分為激磁電流Í0,一部分為用來平衡Í2,所以這部分電流隨著Í2變化而變化.當(dāng)電流乘以匝數(shù)時,就是磁勢.
上述的平衡作用實質(zhì)上是磁勢平衡作用,變壓器就是通過磁勢平衡作用實現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞.
變壓器技術(shù)參數(shù) 對不同類型的變壓器都有相應(yīng)的技術(shù)要求,可用相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)表示.如電源變壓器的主要技述參數(shù)有:額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能,對于一般低頻變壓器的主要技述參數(shù)是:變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等.
A.電壓比:
變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為N1和N2,N1為初級,N2為次級.在初級線圈上加一交流電壓,在次級線圈兩端就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.當(dāng)N2>N1時,其感應(yīng)電動勢要比初級所加的電壓還要高,這種變壓器稱為升壓變壓器:當(dāng)N2
式中n稱為電壓比(圈數(shù)比).當(dāng)n<1時,則N1>N2,U1>U2,該變壓器為降壓變壓器.反之則為升壓變壓器.
另有電流之比I1/I2=N2/N1
電功率P1=P2
注意上面的式子只在理想變壓器只有一個副線圈時成立
當(dāng)有兩個副線圈時P1=P2+P3,U1/N1=U2/N2=U3/N3,電流則須利用電功率的關(guān)系式去求,有多個時依此推類
B.變壓器的效率:
在額定功率時,變壓器的輸出功率和輸入功率的比值,叫做變壓器的效率,即
η=(P2÷P1)x100%
式中η為變壓器的效率;P1為輸入功率,P2為輸出功率.
當(dāng)變壓器的輸出功率P2等于輸入功率P1時,效率η等于100%,變壓器將不產(chǎn)生任何損耗.但實際上這種變壓器是沒有的.變壓器傳輸電能時總要產(chǎn)生損耗,這種損耗主要有銅損和鐵損.
銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗.當(dāng)電流通過線圈電阻發(fā)熱時,一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗.由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成,因此稱為銅損.
變壓器的鐵損包括兩個方面.一是磁滯損耗,當(dāng)交流電流通過變壓器時,通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化,使得硅鋼片內(nèi)部分子相互摩擦,放出熱能,從而損耗了一部分電能,這便是磁滯損耗.另一是渦流損耗,當(dāng)變壓器工作時.鐵芯中有磁力線穿過,在與磁力線垂直的平面上就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流,且成旋渦狀,故稱為渦流.渦流的存在使鐵芯發(fā)熱,消耗能量,這種損耗稱為渦流損耗.
變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關(guān)系,通常功率越大,損耗與輸出功率就越小,效率也就越高.反之,功率越小,效率也就越低.
C變壓器的功率
變壓器鐵心磁通和施加的電壓有關(guān).在電流中勵磁電流不會隨著負(fù)載的增加而增加.雖然負(fù)載增加鐵心不會飽和,將使線圈的電阻損耗增加,超過額定容量由于線圈產(chǎn)生的熱量不能及時的散出,線圈會損壞,假如你用的線圈是由超導(dǎo)材料組成,電流增大不會引起發(fā)熱,但變壓器內(nèi)部還有漏磁引起的阻抗,但電流增大,輸出電壓會下降,電流越大,輸出電壓越低,所以變壓器輸出功率不可能是無限的.假如你又說了,變壓器沒有阻抗,那么當(dāng)變壓器流過電流時會產(chǎn)生特別大電動力,很容易使變壓器線圈損壞,雖然你有了一臺功率無限的變壓器但不能用.只能這樣說,隨著超導(dǎo)材料和鐵心材料的發(fā)展,相同體積或重量的變壓器輸出功率會增大,但不是無限大!
怎樣判別電源變壓器參數(shù)
電源變壓器標(biāo)稱功率、電壓、電流等參數(shù)的標(biāo)記,日久會脫落或消失.有的市售變壓器根本不標(biāo)注任何參數(shù).這給使用帶來極大不便.下面介紹無標(biāo)記電源變壓器參數(shù)的判別方法.此方法對選購電源變壓器也有參考價值.
一、識別電源變壓器
1． 從外形識別 常用電源變壓器的鐵芯有E形和C形兩種.E形鐵芯變壓器呈殼式結(jié)構(gòu)(鐵芯包裹線圈),采用D41、D42優(yōu)質(zhì)硅鋼片作鐵芯,應(yīng)用廣泛.C形鐵芯變壓器用冷軋硅鋼帶作鐵芯,磁漏小,體積小,呈芯式結(jié)構(gòu)(線圈包裹鐵芯).
2． 從繞組引出端子數(shù)識別 電源變壓器常見的有兩個繞組,即一個初級和一個次級繞組,因此有四個引出端.有的電源變壓器為防止交流聲及其他干擾,初、次級繞組間往往加一屏蔽層,其屏蔽層是接地端.因此,電源變壓器接線端子至少是4個.
3． 從硅鋼片的疊片方式識別 E形電源變壓器的硅鋼片是交*插入的,E片和I片間不留空氣隙,整個鐵芯嚴(yán)絲合縫.音頻輸入、輸出變壓器的E片和I片之間留有一定的空氣隙,這是區(qū)別電源和音頻變壓器的最直觀方法.至于C形變壓器,一般都是電源變壓器.
二、功率的估算
電源變壓器傳輸功率的大小,取決于鐵芯的材料和橫截面積.所謂橫截面積,不論是E形殼式結(jié)構(gòu),或是E形芯式結(jié)構(gòu)(包括C形結(jié)構(gòu)),均是指繞組所包裹的那段芯柱的橫斷面(矩形)面積.在測得鐵芯截面積S之后,即可按P＝S2/1．5估算出變壓器的功率P.式中S的單位是cm2.
例如:測得某電源變壓器的鐵芯截面積S＝7cm2,估算其功率,得P＝S2/1．5＝72/1．5＝33W剔除各種誤差外,實際標(biāo)稱功率是30W.
三、各繞組電壓的測量
要使一個沒有標(biāo)記的電源變壓器利用起來,找出初級的繞組,并區(qū)分次級繞組的輸出電壓是最基本的任務(wù).現(xiàn)以一實例說明判斷方法.
例:已知一電源變壓器,共10個接線端子.試判斷各繞組電壓.
第一步:分清繞組的組數(shù),畫出電路圖.
用萬用表R×1擋測量,凡相通的端子即為一個繞組.現(xiàn)測得:兩兩相通的有3組,三個相通的有1組,還有一個端子與其他任何端子都不通.照上述測量結(jié)果,畫出電路圖,并編號.
從測量可知,該變壓器有4個繞組,其中標(biāo)號⑤、⑥、⑦的是一帶抽頭的繞組,⑩號端子與任一繞組均不相通,是屏蔽層引出端子.
第二步:確定初級繞組.
對于降壓式電源變壓器,初級繞組的線徑較細(xì),匝數(shù)也比次級繞組多.因此,像圖4這樣的降壓變壓器,其電阻最大的是初級繞組.
第三步:確定所有次級繞組的電壓.
在初級繞組上通過調(diào)壓器接入交流電,緩緩升壓直至220V.依次測量各繞組的空載電壓,標(biāo)注在各輸出端.如果變壓器在空載狀態(tài)下較長時間不發(fā)熱,說明變壓器性能基本完好,也進一步驗證了判定的初級繞組是正確的.
四、各次級繞組最大電流的確定
變壓器次級繞組輸出電流取決于該繞組漆包線的直徑D.漆包線的直徑可從引線端子處直接測得.測出直徑后,依據(jù)公式I＝2D2,可求出該繞組的最大輸出電流.式中D的單位是mm.
變壓器的原理
圖1是變壓器的原理簡體圖,當(dāng)一個正弦交流電壓U1加在初級線圈兩端時,導(dǎo)線中就有交變電流I1并產(chǎn)生交變磁通ф1,它沿著鐵芯穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路.在次級線圈中感應(yīng)出互感電勢U2,同時ф1也會在初級線圈上感應(yīng)出一個自感電勢E1,E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅度相近,從而限制了I1的大小.為了保持磁通ф1的存在就需要有一定的電能消耗,并且變壓器本身也有一定的損耗,盡管此時次級沒接負(fù)載,初級線圈中仍有一定的電流,這個電流我們稱為“空載電流”.
如果次級接上負(fù)載,次級線圈就產(chǎn)生電流I2,并因此而產(chǎn)生磁通ф2,ф2的方向與ф1相反,起了互相抵消的作用,使鐵芯中總的磁通量有所減少,從而使初級自感電壓E1減少,其結(jié)果使I1增大,可見初級電流與次級負(fù)載有密切關(guān)系.當(dāng)次級負(fù)載電流加大時I1增加,ф1也增加,并且ф1增加部分正好補充了被ф2所抵消的那部分磁通,以保持鐵芯里總磁通量不變.如果不考慮變壓器的損耗,可以認(rèn)為一個理想的變壓器次級負(fù)載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率.變壓器能根據(jù)需要通過改變次級線圈的圈數(shù)而改變次級電壓,但是不能改變允許負(fù)載消耗的功率.
[編輯本段] 變壓器的損耗
當(dāng)變壓器的初級繞組通電后,線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵芯流動,因為鐵芯本身也是導(dǎo)體,在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢,這個電勢在鐵芯的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流,好像p一個旋渦所以稱為“渦流”.這個“渦流”使變壓器的損耗增加,并且使變壓器的鐵芯發(fā)熱變壓器的溫升增加.由“渦流”所產(chǎn)生的損耗我們稱為“鐵損”.另外要繞制變壓器需要用大量的銅線,這些銅導(dǎo)線存在著電阻,電流流過時這電阻會消耗一定的功率,這部分損耗往往變成熱量而消耗,我們稱這種損耗為“銅損”.所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的.
由于變壓器存在著鐵損與銅損,所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小于輸入功率,為此我們引入了一個效率的參數(shù)來對此進行描述,η=輸出功率/輸入功率.
[編輯本段] 變壓器的材料
要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關(guān)的材料要有一定的認(rèn)識,為此這里我就介紹一下這方面的知識.
1、鐵芯材料
變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵片、低硅片,高硅片,的鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性,增加電阻率,它可減少渦流,使其損耗減少.我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片,變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系,硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示,一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000,高硅片為12000-16000,
2、繞制變壓器通常用的材料
漆包線,紗包線,絲包線 紙包線,最常用的漆包線.對于導(dǎo)線的要求,是導(dǎo)電性能好,絕緣漆層有足夠耐熱性能,并且要有一定的耐腐蝕能力.一般情況下最好用QZ型號的高強度的聚脂漆包線.
3、絕緣材料
在繞制變壓器中,線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離,均要使用絕緣材料,一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作,環(huán)氧板,或紙板.層間可用聚脂薄膜,電話紙,6520復(fù)合紙等作隔離,繞阻間可用黃臘布,或亞胺膜作隔離.
4、浸漬材料
變壓器繞制好后,還要過最后一道工序,就是浸漬絕緣漆,它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命,一般情況下,可采用甲酚清漆作為浸漬材料 或1032絕緣漆,樹脂漆.
常用變壓器的種類及特點
一般常用變壓器的分類可歸納如下:
(1)按相數(shù)分:
(1)單相變壓器:用于單相負(fù)荷和三相變壓器組.
(2)三相變壓器:用于三相系統(tǒng)的升、降電壓.
(2)按冷卻方式分:
(1)干式變壓器:依靠空氣對流進行冷卻,一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器.
(2)油浸式變壓器:依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)等.
(3)按用途分:
(1)電力變壓器:用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓.
(2)儀用變壓器:如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護裝置.
(3)試驗變壓器:能產(chǎn)生高壓,對電氣設(shè)備進行高壓試驗.
(4)特種變壓器:如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器等.
(4)按繞組形式分:
(1)雙繞組變壓器:用于連接電力系統(tǒng)中的兩個電壓等級.
(2)三繞組變壓器:一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中,連接三個電壓等級.
(3)自耦變電器:用于連接不同電壓的電力系統(tǒng).也可做為普通的升壓或降后變壓器用.
(5)按鐵芯形式分:
(1)芯式變壓器:用于高壓的電力變壓器.
(2)非晶合金變壓器:非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料,空載電流下降約80%,是目前節(jié)能效果較理想的配電變 壓器,特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低的地方.
(3)殼式變壓器:用于大電流的特殊變壓器,如電爐變壓器、電焊變壓器;或用于電子儀器及電視、收音機等的電源變壓器.
[編輯本段] 電源變壓器的比較
一、變壓器的制作中,線圈的機器繞制和手工繞制各有什么優(yōu)缺點?
機器繞制變壓器的優(yōu)點是效率高且外觀成形漂亮,但繞制高個子小洞眼的環(huán)型變壓器卻比較麻煩,而且在絕緣處理工藝的可靠性方面反不如手工繞制到位.手工繞制可以將變壓器的漏磁做得非常小,其在繞制過程中能針對線圈匝數(shù)的布局隨時予以調(diào)整,所以真正的Hi–END變壓器一定是純手工繞制,純手工繞制的唯一缺點是效率低、速度慢.
二、環(huán)型、EI型、R型、C型幾種電源變壓器哪一種最好?
它們各有其優(yōu)缺點而不存在誰最好之說,所以嚴(yán)格來講哪一種變壓器都可以做得最好.從結(jié)構(gòu)上來講,環(huán)型能夠做到漏磁最小,但聲音聽感方面EI型則可以把中頻密度感做得更好一些.單就磁飽和而言,EI型要比環(huán)型強,但在效率上則環(huán)型又優(yōu)于EI型.盡管如此,其問題的關(guān)鍵還是在于你能不能揚長避短而將它們各自的優(yōu)點充分發(fā)揮出來,而這才是做好變壓器的最根本.
目前的進口放大器中,環(huán)型變壓器的應(yīng)用仍然是主流,這基本說明了一個問題.發(fā)燒友對變壓器的評價要客觀公正,你不能拿一個沒做好的東西作參考而說它不好.有人說環(huán)型變壓器容易磁飽和,那你為什么不去想辦法把它做到不容易磁飽和?而原本通過技術(shù)手段是可以做到這一點的.不下足功夫或者一味地為了省成本,那它當(dāng)然就容易磁飽和了.同理,只要你認(rèn)真制作,EI型變壓器的效率也是能做到很高的.
變壓器的品質(zhì)好壞對聲音的影響很大,因為變壓器的傳輸能量與鐵芯、線圈密切關(guān)聯(lián),其傳遞速率對聲音的影響起決定性作用.像EI型變壓器,人們通常覺得它的中頻比較厚,高頻則比較纖細(xì),為什么呢?因為它的傳輸速度相對比較慢.而環(huán)型呢?低頻比較猛,中高頻則又稍弱一點,為什么?因為它傳輸速度比較快,但是如果通過有效的結(jié)構(gòu)改變,你就可以把環(huán)型和EI型都做得非常完美,所以關(guān)鍵還是要看你怎么做.
不過至少可以肯定一點的是,R型變壓器不是太容易做好.用它來做小電流的前級功放和CD唱機電源還可以,如果用來做后級功放的電源,則有比較嚴(yán)重的缺陷.因為R型變壓器本身的結(jié)構(gòu)形式不太容易改變,而環(huán)型和EI型則相對容易通過改變結(jié)構(gòu)來達到靚聲目的.采用R型變壓器制作的功率放大器電源,通常聲音很板結(jié)而匱乏靈氣,低頻往往沒有彈跳力而顯得較硬.
三、變壓器鐵芯的硅鋼片含硅量越大就越好嗎?
未見得,矽鋼片含硅量的大小對變壓器的質(zhì)量影響不是很大,而有取向和無取向則和鐵芯的型號有關(guān)系.其次,即使是同樣型號的鐵芯如果你工藝處理不好,那品質(zhì)差別也是很大的,其差別有時甚至高達百分之四五十.
好的鐵芯而同樣的材料其熱處理和線卷繞制工藝十分關(guān)鍵,良好的熱處理只需很小的10mA激磁電流就能達到15000高斯,而不好的熱處理則可能要50mA的激磁電流才能達到相應(yīng)的15000高斯,這二者之間的懸殊差別是很大的.從專業(yè)的角度來判斷鐵芯的好與不好,主要是通過激磁電流、鐵損耗、飽和參數(shù)幾項指標(biāo)來進行綜合性評價.
四、環(huán)型變壓器的帶式硅鋼片若采用了拼接工藝,是不是就意味著品質(zhì)肯定不好?
還不能一概而論,但是拼接的斷位頭不易太多,因為多一個斷位就多了一個漏磁點,所以接頭點最好不要超過2–3個.制作工藝上凡斷頭拼接均要予先經(jīng)過酸洗處理,但制造高檔音響器材的環(huán)型變壓器,嚴(yán)格來講還是采用無拼接的矽鋼片為最好,其工藝質(zhì)量會更有保障.
五、變壓器中的硅鋼片材料有什么講究?
由于硅鋼在交變磁場中的損耗很小,所以變壓器主要都是采用硅鋼片來作磁性材料.硅鋼片可分為熱軋和冷軋兩類,冷軋硅鋼帶由于具有較高的導(dǎo)磁系數(shù)和較低的損耗,因此用來制作變壓器具有體積小、重量輕、效率高的優(yōu)勢.熱軋硅鋼帶的性能則略遜色于冷軋硅鋼帶.
普通的EI型變壓器是將硅鋼板沖制成0.35–0.5mm厚的E型和I型片子,經(jīng)過熱處理后再插入繞組線包內(nèi),這類鐵芯以使用熱軋硅鋼片居多(含硅量很高的優(yōu)質(zhì)硅鋼片型號為D41、D42、D43、D301).環(huán)型和C型變壓器的鐵芯則是采用冷軋硅鋼帶經(jīng)卷繞而成形,其中C型變壓器系經(jīng)熱處理浸漆后再切開制成.
變壓器的漏電感是由未穿過初、次級線圈的磁通產(chǎn)生的,這些磁通穿過空氣而自成閉合磁路.增強變壓器初、次級間的耦合密度可以減小漏感.良好的變壓器其漏感應(yīng)不超過初級線圈電感的1/100,高保真Hi–Fi用的膽機輸出變壓器則不應(yīng)超過1/500.
[編輯本段] 變壓器的檢測
一、中周變壓器的檢測:
A、將萬用表撥至R×1擋,按照中周變壓器的各繞組引腳排列規(guī)律,逐一檢查各繞組的通斷情況,進而判斷其是否正常.
B、檢測絕緣性能:將萬用表置于R×10k擋,做如下幾種狀態(tài)測試:
(1)初級繞組與次級繞組之間的電阻值;
(2)初級繞組與外殼之間的電阻值;
(3)次級繞組與外殼之間的電阻值.
上述測試結(jié)果分出現(xiàn)三種情況:
(1)阻值為無窮大:正常;
(2)阻值為零:有短路性故障;
(3)阻值小于無窮大,但大于零:有漏電性故障.
二、電源變壓器的檢測:
A、通過觀察變壓器的外貌來檢查其是否有明顯異常現(xiàn)象.如線圈引線是否斷裂,脫焊,絕緣材料是否有燒焦痕跡,鐵芯緊固螺桿是否有松動,硅鋼片有無銹蝕,繞組線圈是否有外露等.
B、絕緣性測試.用萬用表R×10k擋分別測量鐵芯與初級,初級與各次級、鐵芯與各次級、靜電屏蔽層與衩次級、次級各繞組間的電阻值,萬用表指針均應(yīng)指在無窮大位置不動.否則,說明變壓器絕緣性能不良.
C、線圈通斷的檢測.將萬用表置于R×1擋,測試中,若某個繞組的電阻值為無窮大,則說明此繞組有斷路性故障.
D、判別初、次級線圈.電源變壓器初級引腳和次級引腳一般都是分別從兩側(cè)引出的,并且初級繞組多標(biāo)有220V字樣,次級繞組則標(biāo)出額定電壓值,如15V、24V、35V等.再根據(jù)這些標(biāo)記進行識別.
E、空載電流的檢測.
(1)直接測量法.將次級所有繞組全部開路,把萬用表置于交流電流擋(500mA,串入初級繞組.當(dāng)初級繞組的插頭插入220V交流市電時,萬用表所指示的便是空載電流值.此值不應(yīng)大于變壓器滿載電流的10%~20%.一般常見電子設(shè)備電源變壓器的正常空載電流應(yīng)在100mA左右.如果超出太多,則說明變壓器有短路性故障.
(2)間接測量法.在變壓器的初級繞組中串聯(lián)一個10/5W的電阻,次級仍全部空載.把萬用表撥至交流電壓擋.加電后,用兩表筆測出電阻R兩端的電壓降U,然后用歐姆定律算出空載電流I空,即I空=U/R.
F、空載電壓的檢測.將電源變壓器的初級接220V市電,用萬用表交流電壓接依次測出各繞組的空載電壓值(U21、U22、U23、U24)應(yīng)符合要求值,允許誤差范圍一般為:高壓繞組≤±10%,低壓繞組≤±5%,帶中心抽頭的兩組對稱繞組的電壓差應(yīng)≤±2%.
G、一般小功率電源變壓器允許溫升為40℃~50℃,如果所用絕緣材料質(zhì)量較好,允許溫升還可提高.
H、檢測判別各繞組的同名端.在使用電源變壓器時,有時為了得到所需的次級電壓,可將兩個或多個次級繞組串聯(lián)起來使用.采用串聯(lián)法使用電源變壓器時,參加串聯(lián)的各繞組的同名端必須正確連接,不能搞錯.否則,變壓器不能正常工作.I.電源變壓器短路性故障的綜合檢測判別.電源變壓器發(fā)生短路性故障后的主要癥狀是發(fā)熱嚴(yán)重和次級繞組輸出電壓失常.通常,線圈內(nèi)部匝間短路點越多,短路電流就越大,而變壓器發(fā)熱就越嚴(yán)重.檢測判斷電源變壓器是否有短路性故障的簡單方法是測量空載電流(測試方法前面已經(jīng)介紹).存在短路故障的變壓器,其空載電流值將遠(yuǎn)大于滿載電流的10%.當(dāng)短路嚴(yán)重時,變壓器在空載加電后幾十秒鐘之內(nèi)便會迅速發(fā)熱,用手觸摸鐵芯會有燙手的感覺.此時不用測量空載電流便可斷定變壓器有短路點存在.
國內(nèi)五大變壓器制造廠商為:沈陽變壓器廠(2004年被特變電工股份有限公司兼并),西安變壓器廠,保定變壓器廠,特變電工股份有限公司,上海穩(wěn)博電器有限公司,國外有名的公司有西門子,ABB等.
[編輯本段] 變壓器磁屏蔽
人造衛(wèi)星遠(yuǎn)離地面幾千至幾萬千米,為了使各種資料正確無誤發(fā)回地球,應(yīng)避免衛(wèi)星上 的各種儀器間的相互干擾和宇宙磁場的影響;在電信技術(shù)中,有些通信設(shè)備的線圈會產(chǎn)生互感;各種精密儀器儀表,為保持精確,必須避免雜散磁場和地磁場的影響,這一切必須用到磁屏蔽.怎樣進行磁屏蔽?可以先做一個簡單實驗研究一下.
拿1塊銅板(或1張厚紙板)放在1塊永久磁鐵下面一定距離處,桌上放一根鐵針,使永久磁鐵和銅板(或厚紙板)一起慢慢往下移動,當(dāng)永久磁鐵離桌面一定高度時,鐵針就被吸到銅板(或厚紙板)上,記下這個高度.
將銅板換成鐵板,重復(fù)上述實驗,這時永久磁鐵必須放得離鐵針更近時才能把鐵針吸到鐵板上,這表明鐵板擋住了一部分磁感線.如果用的是純鐵板,永久磁鐵必須放得更近才能吸起鐵針.這表明純鐵板擋住了更多的磁感線.
如用純鐵罩把永久磁鐵完全包圍起來,互相不接觸,即使鐵針再靠近一些純鐵罩,也不能被吸起來.這是因為銅板或厚紙板是非磁性材料,磁感線可以毫無阻擋地穿過它們,所以鐵針很容易吸起來.鐵板是磁性材料,它的磁導(dǎo)率較大,有良好的導(dǎo)磁作用,凡進入鐵板的磁感線大部分集中在鐵板里了.將純鐵做成屏蔽罩,把永久磁鐵封閉起來,永久磁鐵的磁感線絕大部分都集中在純鐵屏蔽罩內(nèi).屏蔽罩約厚,屏蔽效果越好.如果永久磁鐵或其他能夠產(chǎn)生磁場的物體置于純鐵屏蔽罩外面,則罩外的磁感線也基本上不能進入罩內(nèi),對于罩內(nèi)的物體同樣可以免受罩外磁場的影響,從而達到了屏蔽目的.
對于高頻交變磁場,情況就迥然不同了.銅和鋁等導(dǎo)電性能良好的金屬反而是理想的磁屏蔽材料.銅罩之所以能夠屏蔽高頻交變磁場,其原因在于高頻交變磁場能在銅罩上引起很大的渦流,由于渦流的去磁作用,銅罩處的磁場大大減弱,以致罩內(nèi)的高頻交變磁場不能穿出罩外.同樣道理,罩外的高頻交變磁場也不能穿入罩內(nèi),從而達到磁屏蔽的目的.通常金屬的電阻率越小,引起的渦流越大,用這種金屬做成的屏蔽罩屏蔽效果越好.鐵等磁性材料的電阻率一般都較大,引起的渦流就小,去磁作用就小;另一方面,磁性材料的高頻功率損耗大,屏蔽效果差,因此屏蔽高頻交變磁場時不采用磁性材料.
屏蔽的原理是相同的.但是在高頻情況下,目前還沒有導(dǎo)磁率很高的材料用于屏蔽.在低頻狀態(tài)下磁導(dǎo)率很高的材料,到了高頻狀態(tài),磁導(dǎo)率就變得很低了.即使專用的高頻鐵氧體,也很難超過100,與低頻下硅鋼片或者純鐵數(shù)千上萬的磁導(dǎo)率相比差的很多,不能有效地聚集磁場.同時,這些材料都是一次性成型材料,燒制完成以后不能二次加工以適應(yīng)不同的需要.因此,才不得不使用渦流損耗、反電動勢產(chǎn)生反向磁場的方式來實現(xiàn)屏蔽.而產(chǎn)生渦流最好的材料,就是如純銅、純鋁等低電阻率的材料.
變壓器用途:
變壓器有鐵芯和線圈組成.變壓器線圈分初級線圈和次級線圈.在初級線圈中通交流電時.變壓器鐵芯就產(chǎn)生了交變的磁場.次級線圈就感應(yīng)出與初級頻率相同的交流電.變壓器線圈的圈數(shù)比等于電壓比.例如一個變壓器的初級線圈是880圈.次級是88圈.在初級接入220V電壓.次級就會輸出22V的交流電壓.變壓器不僅可以降壓也可升壓.遠(yuǎn)距離輸電一般都用變壓器升高電壓.在用電處再用變壓器降到我們所需要的電壓
直流變壓器的說法不對.直流電不能變壓.直流電要變換電壓首先要用電子元件將直流電變?yōu)榻涣麟?然后用變壓器變換電壓.這個設(shè)備叫逆變器.
農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)經(jīng)大力改造后,配變的性能和運行質(zhì)量雖有所改觀,但仍有較大的隱患,大致存在以下幾個問題:
1、根據(jù)目前城農(nóng)網(wǎng)的普遍特點,負(fù)載率在大多數(shù)時間內(nèi)為30-40%,但在高峰時,會經(jīng)常超負(fù)荷運行.一方面,有很多不確定因素,例如,夏天持續(xù)高溫,空調(diào)負(fù)荷猛增,農(nóng)忙或抗旱期間,農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷驟增,都有可能使配變短時過載100%;另一方面,高速發(fā)展的經(jīng)濟增長帶來工業(yè)和居民用電需求的增長速度超過電網(wǎng)的建設(shè)速度,過載現(xiàn)象一時難以避免.
2、配變雖有報警和保護裝置,但即使報警或跳閘后也無法在短時間內(nèi)更換變壓器,結(jié)果造成配變持續(xù)超負(fù)荷以致燒毀.
3、過載配變的最大隱患是可能發(fā)生火災(zāi),并且在燃燒時產(chǎn)生有害氣體.
4、隨著兩網(wǎng)改造和電網(wǎng)不斷發(fā)展,配電變壓器用量劇增,配變使用壽命期后的環(huán)保、回收問題,將成為一個嚴(yán)峻課題.
5、箱變在城市供用電中大批使用,目前配套的變壓器有油變也有干變,油變?nèi)毕葜?就是油老化,絕緣性能下降,維護換油困難;干變的缺陷是防護等級低不宜戶外運行.由于箱變內(nèi)環(huán)境溫度高,供電部門對其中變壓器的負(fù)載能力憂心忡忡,難以確定其滿載和過載的能力,一旦超負(fù)荷出現(xiàn)故障,調(diào)換變壓器更為困難.
國外的電網(wǎng)也曾有這樣的經(jīng)歷,在20世紀(jì)60年代至70年代初,歐美在經(jīng)濟膨脹時期建設(shè)配電網(wǎng)絡(luò)之初,配電變壓器負(fù)載率僅為40%至50%.隨著經(jīng)濟的高速增長,這些電網(wǎng)系統(tǒng)變得陳舊或不堪重負(fù),尤其是配電變壓器的負(fù)載率持續(xù)增長,變壓器經(jīng)常過載,導(dǎo)致故障上升,增容費用也大大增加.
國外常用兩種方法來解決上述問題:其一,采用nomex 絕緣紙和普通油配合的混合絕緣技術(shù)對傳統(tǒng)變壓器進行改造,改造后的設(shè)備容量顯著提高.電力公司可以更靈活地運行這些設(shè)備,負(fù)載下降時損耗較低,負(fù)載高峰期又可提供較大的容量.已經(jīng)認(rèn)可和實施增容改造的國家有:美國、英國、印度、加拿大、澳大利亞和德國等十幾個國家;其二,以nomex 絕緣紙和高燃點油配合生產(chǎn)高燃點油變壓器.
20世紀(jì)80年代,法國開發(fā)使用硅油和nomex 絕緣紙材料的柱上變壓器,其廣泛運用在人員擁擠的重要區(qū)域.國內(nèi)電力機車上的機載變壓器也有采用nomex 絕緣紙和硅油組合的絕緣系統(tǒng)的,已有多年運行經(jīng)驗.由于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和當(dāng)今環(huán)保的要求,近年來,國內(nèi)外制造廠及專家不斷探索,采用nomex 絕緣紙和清潔可分解的高燃點β油制造出安全、環(huán)保的配電變壓器將有效地減少和消除隱患.
杜邦nomex 絕緣紙絕緣耐熱等級為c級(即220℃),燃點在限氧指數(shù)以下,壽命期后可分解回收,絕緣性能和機械強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通電纜紙.用nomex 絕緣紙制造生產(chǎn)的敞開式干變因其安全、環(huán)保的特性,近年來被國內(nèi)用戶廣泛認(rèn)可和接受.β油是由美國dsi公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)良的高科技環(huán)保油,其最大的特點是燃點高,防火性好(公安部消防科研所測試,其燃點為310℃,而普通油為165℃),它是從石油中提煉出來的,其成分為100%碳?xì)浠衔?可完全生物降解,無毒性,對人體和環(huán)境無害,可循環(huán)利用,而且與變壓器中其他材料具有相容性,與常規(guī)油可以混合使用.
β油與杜邦耐熱達220℃的nomex 絕緣紙配合制造的油變,符合美國標(biāo)準(zhǔn)nec450-23.目前,在美國國家實驗室、五角大樓、空軍基地、國家海岸護衛(wèi)隊、海軍、航空總署等地都使用這種變壓器,且運行良好.在使用高燃點油變壓器的場所,發(fā)生火災(zāi)和爆炸的概率大大降低.這種新型變壓器近幾年在美國得到迅速發(fā)展,已占到電力變壓器的5%而且比例還在上升.國際電工委員會也正在考慮制定這種利用高耐溫絕緣材料作為絕緣系統(tǒng)的配電變壓器的設(shè)計導(dǎo)則.
nomex 絕緣紙β油變,它的優(yōu)點是安全、防火、運行費用小及環(huán)保性能好,最大特點是可靠性強.使用這種nomex 絕緣紙β油變,將會大大改變目前的配變狀況.
1、短期超負(fù)荷不會出事,經(jīng)過計算和試驗,超負(fù)荷12個小時運行,其線圈和油的熱點溫度均低于其耐溫等級,不會損傷其絕緣壽命.
2、長期使用可免換油、免維護,克服現(xiàn)有普通油變?nèi)秉c,節(jié)約運行成本.
3、β油與普通變壓器油相比,其粘度明顯高于普通變壓器油;而且變壓器油箱設(shè)有獨特的壓力釋放裝置,運行中不會過壓,因此不易滲漏.
4、具有獨特的安全防火特性,降低了運行風(fēng)險;
5、nomex 絕緣紙β油變壓器具有干變的優(yōu)點,既適用于安全、防火的高層建筑,又適宜戶外運行.
6、數(shù)量龐大的配電變壓器,使用壽命期后材料的回收和循環(huán)使用以及廢棄物的生物降解是可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的要求,而nomex 絕緣紙在壽命期后可生物降解,β油本身的工作溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其耐溫等級,因此可經(jīng)過處理再循環(huán)使用,處理后的廢棄物可被土壤中的微生物分解并無毒性,因此不會在環(huán)境中長期聚集而造成污染.
利用新材料、新技術(shù)制造新型配變,以消除配變安全隱患和環(huán)保問題值得人們探討
[編輯本段]電力變壓器巡視檢查應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 日常巡視每天應(yīng)至少一次,夜間巡視每周應(yīng)至少一次.
2 下列情況應(yīng)增加巡視檢查次數(shù):
1)首次投運或檢修、改造后投運72h內(nèi).
2)氣象突變(如雷雨、大風(fēng)、大霧、大雪、冰雹、寒潮等)時.
3)高溫季節(jié)、高峰負(fù)載期間.
4)變壓器過載運行時.
3 變壓器日常巡視檢查應(yīng)包括以下內(nèi)容:
1)油溫應(yīng)正常,應(yīng)無滲油、漏油,儲油柜油位應(yīng)與溫度相對應(yīng).
2)套管油位應(yīng)正常,套管外部應(yīng)無破損裂紋、無嚴(yán)重油污、無放電痕跡及其它異常現(xiàn)象.
3)變壓器音響應(yīng)正常.
4)散熱器各部位手感溫度應(yīng)相近,散熱附件工作應(yīng)正常.
5)吸濕器應(yīng)完好,吸附劑應(yīng)干燥.
6)引線接頭、電纜、母線應(yīng)無發(fā)熱跡象.
7)壓力釋放器、安全氣道及防爆膜應(yīng)完好無損.
8)分接開關(guān)的分接位置及電源指示應(yīng)正常.
9)氣體繼電器內(nèi)應(yīng)無氣體.
10)各控制箱和二次端子箱應(yīng)關(guān)嚴(yán),無受潮.
11)干式變壓器的外表應(yīng)無積污.
12)變壓器室不漏水,門、窗、照明應(yīng)完好,通風(fēng)良好,溫度正常.
13)變壓器外殼及各部件應(yīng)保持清潔.
[編輯本段]變壓器的分類
變壓器按用途可分為:輸配電用的電力變壓器,包括升、降壓變壓器等;供特殊電源用的特種變壓器,包括電焊變壓器、整流變壓器、電爐變壓器、中頻變壓器等;供測量用的儀用變壓器,包括電流互感器、電壓互感器、自耦變壓器(調(diào)壓器)等;用于自動控制系統(tǒng)的小功率變壓器;用于通信系統(tǒng)的阻抗變換器等等.
電力變壓器國家標(biāo)準(zhǔn)目錄
GB 1094.3-2003 電力變壓器 第3部分: 絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空氣間隙
· GB 1094.5-2003 電力變壓器 第5部分: 承受短路的能力
· GB 13223-2003 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)
· GB 156-2003 標(biāo)準(zhǔn)電壓
· GB 19212.1-2003 電力變壓器、電源裝置和類似產(chǎn)品的安全 第1部分: 通用要求和試驗
· GB/T 10760.1-2003 離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組用發(fā)電機 第1部分: 技術(shù)條件
· GB/T 10760.2-2003 離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組用發(fā)電機 第2部分: 試驗方法
· GB/T 1094.10-2003 電力變壓器 第10部分: 聲級測定
· GB/T 12325-2003 電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差
· GB/T 14099.1-2004 燃?xì)廨啓C采購 第1部分:總則與定義
· GB/T 14099.2-2004 燃?xì)廨啓C采購 第2部分:標(biāo)準(zhǔn)參考條件與額定值
· GB/T 15146.11-2004 反應(yīng)堆外易裂變材料的核臨界安全 基于限制和控制慢化劑的核臨界安
· GB/T 17625.6-2003 電磁兼容 限值 對額定電流大于16A的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電
· GB/T 17680.10-2003 核電廠應(yīng)急計劃與準(zhǔn)備準(zhǔn)則 核電廠營運單位應(yīng)急野外輻射監(jiān)測、取樣與分析準(zhǔn)
· GB/T 17680.6-2003 核電廠應(yīng)急計劃與準(zhǔn)備準(zhǔn)則 場內(nèi)應(yīng)急響應(yīng)職能與組織機構(gòu)
· GB/T 17680.7-2003 核電廠應(yīng)急計劃與準(zhǔn)備準(zhǔn)則 場內(nèi)應(yīng)急設(shè)施功能與特性
· GB/T 17680.8-2003 核電廠應(yīng)急計劃與準(zhǔn)備準(zhǔn)則 場內(nèi)應(yīng)急計劃與執(zhí)行程序
· GB/T 17680.9-2003 核電廠應(yīng)急計劃與準(zhǔn)備準(zhǔn)則 場內(nèi)應(yīng)急響應(yīng)能力的保持
· GB/T 18039.3-2003 電磁兼容 環(huán)境 公用低壓供電系統(tǒng)低頻傳導(dǎo)騷擾及信號傳輸?shù)募嫒菟?
· GB/T 18039.5-2003 電磁兼容 環(huán)境 公用供電系統(tǒng)低頻傳導(dǎo)騷擾及信號傳輸?shù)碾姶怒h(huán)境
· GB/T 18451.2-2003 風(fēng)力發(fā)電機組 功率特性試驗
· GB/T 19068.1-2003 離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組 第1部分: 技術(shù)條件
· GB/T 19068.2-2003 離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組 第2部分: 試驗方法
· GB/T 19068.3-2003 離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組 第3部分: 風(fēng)洞試驗方法
· GB/T 19069-2003 風(fēng)力發(fā)電機組控制器 技術(shù)條件
· GB/T 19070-2003 風(fēng)力發(fā)電機組 控制器 試驗方法
· GB/T 19071.1-2003 風(fēng)力發(fā)電機組 異步發(fā)電機 第1部分: 技術(shù)條件
· GB/T 19071.2-2003 風(fēng)力發(fā)電機組 異步發(fā)電機 第2部分: 試驗方法
· GB/T 19072-2003 風(fēng)力發(fā)電機組塔架
· GB/T 19073-2003 風(fēng)力發(fā)電機組 齒輪箱
· GB/T 19115.1-2003 離網(wǎng)型戶用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng) 第1部分: 技術(shù)條件
· GB/T 19115.2-2003 離網(wǎng)型戶用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng) 第2部分: 試驗方法
· GB/T 19184-2003 水斗式水輪機空蝕評定
· GB/T 19519-2004 標(biāo)稱電壓高于1000V的交流架空線路用復(fù)合絕緣子-定義、試驗方法及
· GB/T 19568-2004 風(fēng)力發(fā)電機組裝配和安裝規(guī)范
· GB/T 2694-2003 輸電線路鐵塔制造技術(shù)條件
· GB/T 2893.1-2004 圖形符號安全色和安全標(biāo)志 第1部分:工作場所和公共區(qū)域中安全標(biāo)志的
· GB/T 2900.33-2004 電工術(shù)語電力電子技術(shù)
· GB/T 2900.36-2003 電工術(shù)語 電力牽引
· GB/T 2900.49-2004 電工術(shù)語電力系統(tǒng)保護
· GB/T 4585-2004 交流系統(tǒng)用高壓絕緣于的人工污穢試驗
· GB/T 7267-2003 電力系統(tǒng)二次回路控制、保護屏及柜基本尺寸系列
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電力自耦變壓器公共繞組過負(fù)荷分析
電力自耦變壓器與普通變壓器相比,具有明顯的經(jīng)濟效益,因此在330?KV及以上電壓等級的超高壓電網(wǎng)中,自耦變壓器在許多場合得到了廣泛的應(yīng)用.
自耦變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理與普通變壓器相比,有著本質(zhì)的差別,具有功率傳導(dǎo)容易、體積小等特點.自耦變壓器在不同的運行方式下,公共繞組流過的電流與同處一個鐵心的串聯(lián)繞組有所不同.本文從分析自耦變壓器的電流流向入手,導(dǎo)出公共繞組過負(fù)荷特征,對過負(fù)荷保護及第三側(cè)無功容量與公共繞組容量的關(guān)系進行了必要的討論,以便供設(shè)計與運行人員參考.
1自耦變壓器在不同運行方式下的電流流向
1.1自耦變壓器常見的幾種使用形式
(1) 按電壓等級分,第三側(cè)有35kV和10kV兩種;
(2) 按與系統(tǒng)連接形式分,第三側(cè)有:
①直接向用戶供電;
②直接向用戶供電且安裝無功補償裝置;
③不直接向用戶供電,只接無功補償裝置;
④不直接向用戶供電,亦不接無功補償裝置,只作為平衡繞組使用.
1.2各種不同運行方式下的自耦變壓器電流流向及過負(fù)荷分析
降壓變電站使用的自耦變壓器,其運行方式可歸納為兩大類型,一類是高壓向中壓(或低壓)或者是同時向中低壓低電,如上述接入系統(tǒng)方式中的a、b兩種;另一類是高壓和低壓同時向中壓供電,如上述接入系統(tǒng)方式中的b、c兩種[1].
為直觀起見,舉例來加以分析,假設(shè)某一變壓器變量為120MVA,電壓比為220/110/10kV,容量比為100/100/50,通常設(shè)計公共繞組的容量等于自耦變壓器的計算容量,所以該變壓器的公共繞組容量為:MVA(K12為高壓側(cè)與中壓側(cè)的變比)[2].
由此可知,高壓側(cè)額定電流為,高壓側(cè)額定電流即等于串聯(lián)繞組的額定電流ICe;
中壓側(cè)額定電流為I2e＝120?000/(31/2×110)=630A;
低壓側(cè)額定電流為I3e＝60?000/(31/2×10)=3?464A;
公共繞組額定電流為IGe=計算容量/(31/2×110)=60?000(31/2×110)=315A.
降壓變電站使用的自耦變壓器第一類運行方式又可分為三種情形,如圖1~3所示.
A.高壓側(cè)單獨向中壓側(cè)供電(圖1)
此時I3=0.該運行方式即為自耦變壓器的自耦運行方式.高壓側(cè)以自耦方式向中壓側(cè)供電,有S1=S2.根據(jù)鐵心中磁勢平衡原理,有:
其中: I1、I2、I3分別為高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)的電流;IAB、IDB分別為自耦方式運行時串聯(lián)繞組、公共繞組的電流;IB為高、低壓側(cè)之間以變壓器方式(電磁感應(yīng))運行時高壓側(cè)的電流;WAB、WCD、W3分別為串聯(lián)繞組、公共繞組、低壓繞組的匝數(shù).
當(dāng)自耦變壓器在額定負(fù)荷下運行時,即S2=120MVA,U1＝220kV,K12＝2,可得:IC＝IDB=315A
可見,在這種運行方式下,若變壓器未過負(fù)荷,則公共繞組不會過負(fù)荷,所以此時自耦變壓器的過負(fù)荷保護可按普通變壓器的方式裝設(shè).
B.高壓側(cè)單獨向低壓側(cè)供電(圖2)
此時I2＝0.該運行方式即為雙繞組普通變壓器的工作方式,高壓側(cè)以普通變壓器方式向低壓側(cè)供電,有S1=S3.
當(dāng)自耦變壓器在額定負(fù)荷下運行時,即S3=60MVA,U1＝220kV,可得:IG=IB=157.5A
可見,在這種運行方式下,即使變壓器低壓側(cè)滿負(fù)荷,則公共繞組中的電流也未達到額定值,所以,此時自耦變壓器的過負(fù)荷保護可按普通變壓器的方式裝設(shè).
C.高壓側(cè)同時向中低壓側(cè)供電方式的電流流向(圖3)
這種方式可看作上面兩種方式的迭加,高壓側(cè)輸入容量分為兩部分:、.
為高壓側(cè)以自耦方式傳遞給中壓側(cè)的容量,等于中壓側(cè)的輸出容量,=S1,此時相當(dāng)于高壓側(cè)單獨向中壓側(cè)供電,高—中壓繞組間自耦方式供電,IAB、IDB為串聯(lián)繞組、公共繞組中流過的電流.
為高壓側(cè)以高、低壓繞組間以變壓器(電磁感應(yīng))方式傳遞的容量,等于低壓側(cè)的輸出容量,=S3,相當(dāng)于高壓側(cè)單獨向低壓側(cè)供電,高—低壓繞組間以電磁感應(yīng)方式供電,IB為高壓側(cè)電流.
從圖中可見,公共繞組中有兩個電流:IDB和IB,且兩電流方向相反,所以公共繞組中的電流為: IG=IDB-IB
當(dāng)?shù)蛪簜?cè)滿負(fù)荷運行時,即本例中的S3=60MVA,則S2＝60MVA,且有U1=220kV,K12＝2,將其代入式(1-1′)、式(1-1″),可以求得:
所以,公共繞組中的電流為:IG=IDB-IB=0
當(dāng)中壓側(cè)滿負(fù)荷運行時,即S2=120MVA,則S3=0MVA,將其代入式(1-1)或(1-2),同理,可求得:IDB＝315A;IB=0A,所以,此時公共繞組的電流為:IG=IDB-IB=315A
從上述分析可知,這種運行方式下,若變壓器未過負(fù)荷,則公共繞組中的電流將會在0~315A的范圍內(nèi),而不會超過額定值,所以,此時自耦變壓器的公共繞組不會過負(fù)荷,可不裝設(shè)過負(fù)荷保護.
高低壓側(cè)同時向中壓側(cè)供電時中壓則的輸出容量由、兩部分組成.
為高壓側(cè)以自耦方式傳遞給中壓側(cè)的容量,等于中壓側(cè)的輸出容量,=S2,此時相當(dāng)于高壓側(cè)單獨向中壓側(cè)供電,高一中壓繞組間可以自耦方式供電,IAB、IDB為串聯(lián)繞組、公共繞組中流過的電流.
為高壓側(cè)以變壓器方式(電磁感應(yīng))方式傳遞的容量,等于低壓側(cè)的輸出容量,=S3,相當(dāng)于高壓側(cè)單獨向低壓側(cè)供電,IB為高壓側(cè)流過的電流.
從圖中可見,在這種運行方式下,公共繞組中的電流為:IG=IDB+IB,其中,IDB可由式(1-1″)求得.
IB為低壓側(cè)通過變壓器方式感應(yīng)到中壓側(cè)的電流,則有:
當(dāng)高壓側(cè)滿負(fù)荷運行時,上面的算例中有S1=120MVA,且U1＝220kV,K12=2,代入式(1-1″),可得:IDB=IGe=315A;可見,此時為了不使公共繞組過負(fù)荷,必須使低壓側(cè)的輸出電流IB=0A.
當(dāng)?shù)蛪簜?cè)滿負(fù)荷運行時,有S2＝60MVA,代入式(1-3),可得:IB=IGe=315A
由上式可知,此時要想不使公共繞組過負(fù)荷,則必須使電流IDB=0.
從以上分析可以看出,在這種運行方式下,若變壓器高壓側(cè)滿負(fù)荷運行,則低壓側(cè)不能向中壓側(cè)供電,否則公共繞組會過負(fù)荷,即高壓側(cè)傳遞容量較多時,會限制低壓側(cè)容量的輸出;若變壓器低壓側(cè)滿負(fù)荷運行時,則高壓側(cè)不能向中壓側(cè)供電,否則公共繞組會過負(fù)荷.需要注意的是,在后一種情況下,變壓器的輸出還未達到額定負(fù)載,其輸出為60MVA,僅為額定功率的一半[2].
2公共繞組的容量與第三側(cè)接入無功補償裝置容量之間的關(guān)系
從上面的分析可知,當(dāng)降壓變電站第三側(cè)接入無功補償裝置時,則會出現(xiàn)高低壓側(cè)同時向中壓側(cè)供電,若低壓側(cè)傳輸容量達到計算容量,為了不使公共繞組過負(fù)荷,在不計變壓器本身無功損耗時,高壓側(cè)就不能再向中壓側(cè)供電.
在電力系統(tǒng)中,高壓側(cè)向中壓側(cè)傳送功率,低壓側(cè)進行無功功率補償是常見的運行方式.為了能不影響高壓側(cè)以額定容量向中壓側(cè)系統(tǒng)供電,又能充分利用第三側(cè)接入的無功補償裝置,必須搞清公共繞組的容量與第三側(cè)接入的無功補償容量的關(guān)系.
2.1不考慮變壓器無功損耗時,必須增加公共繞組的容量
以圖4所示為例,此時有:中壓側(cè)的輸出容量為S2=S1e+S3e=S1+S3,則公共繞組的通過容量為SG=SJS+S3(SJS為自耦變壓器的計算容量).
因為低壓側(cè)連接無功補償裝置,所以其輸入僅為無功,即S3=jQD,如圖5所示.
在復(fù)數(shù)功率圓圖中,S3＝OD總是畫在+jQ軸正方.以D為圓心,DC和DG為半徑作兩個圓,DC=SJS,DG=S1,因為SG=SJS+S3,S2=S3+S1,所以O(shè)C=SG,OG=S2,即公共繞組的“必須容量”為圖中所示OC的幅值(必須容量——繞組可能通過最大容量所必須滿足的容量要求),此時中壓側(cè)的輸出容量為圖中向量OG所定義的幅值,且公共繞組的“必須容量”和中壓側(cè)輸出容量與高壓側(cè)的功率因數(shù)有密切關(guān)系,它將隨功率因數(shù)的減小而增大.當(dāng)高、低壓側(cè)同時向中壓側(cè)傳送功率時,公共繞組中的負(fù)荷計算公式為[1]:
對于一臺額定容量為120MVA的自耦變壓器,高壓側(cè)功率因數(shù)假定為0.9時,當(dāng)?shù)谌齻?cè)需要接入60MVAR的無功補償裝置時,按照公式(1-3)可求出公共繞組容量為:
2.2當(dāng)考慮變壓器本身的無功損耗,且第三側(cè)要求補償無功容量不大時,可以不增加公共繞組容量
根據(jù)公式(1-4)可以算出,對于一臺額定容量為120?MVA的自耦變壓器,第三側(cè)接入無功補償容量不超過15?MVAR時,公共繞組可不加大容量,通常不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象.但此時公共繞組需增設(shè)過負(fù)荷保護,以防止在特殊運行方式下有可能出現(xiàn)的過負(fù)荷情況[3].
3結(jié)論
從上述分析可見,自耦變壓器的的電流流向與普通三繞組變壓器不同,在自耦變壓器的公共繞組上,會出現(xiàn)變壓器還未達到額定運行時,公共繞組已有過負(fù)荷的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致了自耦變壓器與普通變壓器在過負(fù)荷保護方面的不同:當(dāng)自耦變壓器的第三側(cè)接有電源(在降壓變電站中也可為無功補償設(shè)備),自耦變壓器除了一般的三側(cè)均裝過負(fù)荷保護外,還必須在公共繞組處裝設(shè)過負(fù)荷保護.另外,在第三側(cè)接入無功補償裝置時,還必須研究是否需要增加公共繞組容量的問題.
[編輯本段]配電變壓器保護存在問題及解決
配電變壓器保護存在的問題及解決方法 10 kV配電變壓器保護存在的問題 10 kV配電變壓器的保護配置主要有斷路器、負(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)加熔斷器等.負(fù)荷開關(guān)投資省,但不能開斷短路電流,很少采用;斷路器技術(shù)性能好,但設(shè)備投資較高,使用復(fù)雜,廣泛應(yīng)用不現(xiàn)實;負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合的保護配置方式,既可避免采用操作復(fù)雜、價格昂貴的斷路器,彌補負(fù)荷開關(guān)不能開斷短路電流的缺點,又可滿足實際運行的需要,該配置可作為配電變壓器的保護方式.但對于容量比較大的配電變壓器,配備有瓦斯繼電器,需要斷路器可與瓦斯繼電器相配合,才能對變壓器進行有效的保護,必要時還應(yīng)有零序保護,這些問題都是值得注意的問題.
解決辦法無論在10 kV環(huán)網(wǎng)供電單元,還是在終端用戶高壓配電單元中,采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置,既可提供額定負(fù)荷電流,又可斷開短路電流,并具備開合空載變壓器的性能,能有效保護配電變壓器.為此,推薦采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的配置,作為配電變壓器保護的保護方式.標(biāo)準(zhǔn)GB 14285《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定,選擇配電變壓器的保護設(shè)備時,當(dāng)容量等于或大于800 kVA,應(yīng)選用帶繼電保護裝置的斷路器.對于這個規(guī)定,可以理解為基于以下兩方面的需要. 配電變壓器容量達到800 kVA及以上時,過去大多使用油浸變壓器,并配備有瓦斯繼電器,使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合,從而對變壓器進行有效地保護. 對于裝置容量大于800kVA的用戶,因種種原因引起單相接地故障導(dǎo)致零序保護動作,從而使斷路器跳閘,分隔故障,不至于引起變電所的饋線斷路器動作,影響其他用戶的正常供電. 標(biāo)準(zhǔn)還明確規(guī)定,即使單臺變壓器未達到此容量,但如果用戶的配電變壓器的總?cè)萘窟_到800 kVA時,亦要符合此要求.
[編輯本段]變壓器干燥處理的方法有哪些?
1、感應(yīng)加熱法
這種方法是將器身放在油箱內(nèi),外繞組線圈通以工頻電流,利用油箱壁中渦流損耗的發(fā)熱來干燥.此時箱壁的溫度不應(yīng)超過115~120℃,器身溫度不應(yīng)超過90~95℃.為了纏繞線圈的方便,盡可能使線圈的匝數(shù)少些或電流小些,一般電流選150A,導(dǎo)線可有用35~50mm2的導(dǎo)線.油箱壁上可墊石棉條多根,導(dǎo)線繞在石棉條上.
2、熱風(fēng)干燥法
這種方法是將器身放在干燥室內(nèi)通熱風(fēng)進行干燥.進口熱風(fēng)溫度應(yīng)逐漸上升,最高溫度不應(yīng)超過95℃,在熱風(fēng)進口處應(yīng)裝設(shè)過濾器以防止火星和灰塵進人.熱風(fēng)不要直接吹向器身,盡可能從器身下面均勻地吹向各個方向,使潮氣由箱蓋通氣孔放出.
產(chǎn)品符合VI)E0550、IEC439、JB5555、GB5226等國際、國家標(biāo)準(zhǔn).
變壓器用途:
廣泛用于照明、機床電器、機械電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、整流裝置等.產(chǎn)品性能均能滿足用戶各種特殊要求
金山門是一家專業(yè)生產(chǎn)各種電力變壓器,配電變壓器,礦用變電站,礦用變壓器,船用變壓器,控制變壓器,隔離變壓器等系列變壓器產(chǎn)品.型號有:S9,S10,S11,SC(B)9,SC(B)10,SG10,SG(B)10,SZ9,SZ11,KS9,KS11,KBSG,KBSGZY,SG,SBK,CSGD,KSG,JBK,.BK,JBK5…..等所有系列.證書齊全,質(zhì)量保證,信譽第一.
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