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。铁芯材料较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)选用优质材料制造变压器
变压器是通过电磁感应来改变网路电压的,主要材料是硅钢片和电磁线。这两种材料质地的优劣,直接影响变 压器的损耗特性。由运行中变压器铁心形成的损耗通称空载损耗,损耗值是恒定的,与变压器的负载率无大关系,也是不可避免的。但导磁材料的优劣,可以改变其损耗的大小。**代节能变压器就选用了优质的Q11、 Q10冷轧晶粒取向硅钢片,淘汰热轧的D44等硅钢片,结合结构设计的改进使空载扭耗降低40%。
(2)优化设计和改进工艺
从结构设计和制造工艺入手改善变压器的损耗特征,是制造厂的主要研究课题。电子计算机应用于变压器设计,为设计工作开拓了广阔的前景,可在理想的铜(电磁线 )铁(硅钢片)比例下,以损耗较低和铜铁耗量较少为设计 目标。使优质材料和优化设计的曲线相交于一点,从而获得较佳效果。铁心结构由原来的直接缝改为半直半斜和全斜接缝,则是结构设计的突破性改进,可使晶粒取向硅钢片(即目前广泛应用的Q10、Q11)在铁心接缝区的导磁方向得到缓和,降低了空载损耗。
V P –是一次电压
V S –是次级电压
N P –是初级绕组数
N S –是次级绕组的数量
Φ (phi)–是磁链
要注意的是,两个线圈绕组之间没有电连接,只是有磁连接。可以使用单相变压器来增加或减少施加给初级绕组的电压。它是指用变压器把它在次级线圈上的电压相对于初级线圈“增加”的过程。在用来相对于一级“降低”次级绕组的电压时,它被称为降压变压器。
然而,还有*三种情况,即变压器在它的次级线圈上产生的电压与在它的初级线圈上施加的电压相同。换言之,它的输出在电压,电流和功率上都一样。这类变压器被称为“阻抗变压器”,它主要用于阻抗匹配或隔离相邻电路。
将初级绕组的线圈匝数(N P)与次绕组的线圈匝数(N S)进行比较,可以得到初级绕组与次绕组之间的电压差。
因为变压器基本上是线性设备,所以一级线圈匝数与次级线圈匝数的比值就存在。这个比例叫做转换比例,也就是通常所说的变压器的匝数比(TR)。这个匝比决定着变压器的运行情况和相应的次级绕组上可用的电压。
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*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较大值 dΦ/dt,磁场强度逐渐增大。
(1)***个字母表示与绕组接触的内部冷却介质:
O——矿物油或燃点不大于300℃的合成绝缘液体;
K——燃点大于300℃的绝缘液体;
L——燃点不可测出的绝缘液体。
(2)*二个字母表示内部冷却介质收循环方式:
N——流经冷却设备和绕组内部的油流是自然的热对流循环;
F——冷却设备中的油流是强迫循环,流经绕组内部的油流是热对流循环;
D——冷却设备中的油流是强迫循环,(至少)在主要绕组内的油流是强迫导向循环。
(3)*三个字母表示外部冷却介质:
A——空气;
W——水。
(4)*四个字母表示外部冷却介质的循环方式:
N——自然对流;
F——强迫循环(风扇、泵等)。
如
油浸自冷(ONAN)
油浸风冷(ONAF)
强迫油循环风冷(OFAF)
强迫油循环水冷(OFWF)
强迫导向油循环风冷(ODAF)
强迫导向油循环水冷ODWF)
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