變壓器的作用及原理

變壓器的作用及原理

變壓器的作用及原理：變壓器還可以用于電力線路的保護(hù)，可以有效防止超負(fù)荷、短路、弧光等現(xiàn)象，以及檢測電力線路的參數(shù)。變壓器的主要用途有：降低或者提高電壓，用于電機(jī)的啟動，用于電力線路的保護(hù)等。

變壓器的作用及原理

變壓器的工作原理是利用電磁感應(yīng)原理，即電磁感應(yīng)原理。當(dāng)交流電流通過一個線圈時，會產(chǎn)生一個電磁場，而在另一線圈中，通過電磁感應(yīng)而形成另一個線圈，從而形成變壓器的電磁感應(yīng)電場。因此，變壓器的工作原理就是將交流電壓通過磁場轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的。

變壓器的主要用途是降低或者提高電壓，以滿足電器設(shè)備的工作電壓要求。在電力系統(tǒng)中，變壓器可以實(shí)現(xiàn)電壓的降低，以適應(yīng)用戶的需要，而且可以更有效地傳輸電能，減少損耗，從而提高電力系統(tǒng)的效率。另外，變壓器還可以用于電力系統(tǒng)的重要部件，如變電站、輸電線路和變電所等，以便將高壓電力轉(zhuǎn)換為低壓電力，從而滿足不同用戶的需要。

變壓器的組成

變壓器組成部件包括器身(鐵芯、繞組、絕緣、 引線)、變壓器油、油箱和冷卻裝置、調(diào)壓裝置、保護(hù)裝置(吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲油柜及測溫裝置等)和出線套管。具體組成及功能：

(1)鐵芯。 鐵芯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0.35mm、0.3mm、0.27mm，表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。鐵芯分為鐵芯柱和橫片兩部分，鐵芯柱套有繞組;橫片是閉合磁路之用。

(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U1時，流過電流I1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通O1，這些磁通稱為主磁通，在它的作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢，最后帶動變壓器調(diào)控裝置。

變壓器的過載能力及允許過載時間

過載10% ，變壓器可持續(xù)運(yùn)行 180分鐘 。

過載20% ，變壓器可持續(xù)運(yùn)行 150分鐘 。

過載30% ，變壓器可持續(xù)運(yùn)行 120分鐘 。

過載60% ，變壓器可持續(xù)運(yùn)行 45分鐘。

過載75% ，變壓器可持續(xù)運(yùn)行 15分鐘 。

變壓器的額定電流計(jì)算

額定電流是指用電設(shè)備在額定電壓下，按照額定功率運(yùn)行時的電流。也可定義為電氣設(shè)備在額定環(huán)境條件(環(huán)境溫度、日照、海拔、安裝條件等)下可以長期連續(xù)工作的電流。用電器正常工作時的電流不應(yīng)超過它的額定電流。

額定電流是由繞組的額定容量除以該繞組的額定電壓及相應(yīng)的系數(shù)(單相為1，三相為√3)而算得的流經(jīng)繞組線端的電流。因此，變壓器的額定電流就是各繞組的額定電流，是指線電流。但是，組成三相組的單相變壓器，如繞組為三角形聯(lián)結(jié)，繞組的額定電流則以線電流為分子，以√3為分母來表示，例如線電流為500A，則繞組的額定電流為(500/√3)A。

變壓器在額定容量下運(yùn)行時，繞組的電流為額定電流。參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15164—1994《油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》，變壓器可以過載運(yùn)行，三相的額定容量不超過100 MVA(單相不超過33.3 MVA)時，可承受負(fù)載率(負(fù)載電流/額定電流)不大于1.5的偶發(fā)性過載，容量更大時可承受負(fù)載率不超過1.3的偶發(fā)性過載。

套管也應(yīng)有相應(yīng)的過載能力，繞組熱點(diǎn)溫度和頂層油溫度分別不能超過140℃和105℃。

變壓器的分類

(1)電力變壓器

目前，已在系統(tǒng)運(yùn)行的代表性產(chǎn)品包括：1150KV、1200MV·A，735～765KV、800MV·A、400～500KV、3相750MV·A或單相550MV·A，220KV、3相1300MV·A電力變壓器;直流輸電±500KV、400MV·A換流變壓器。電力變壓器主要為油浸式，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為芯式和殼式兩類。芯式生產(chǎn)量占95%，殼式只占5%。芯式與殼式相互間并無壓倒性的優(yōu)點(diǎn)，只是芯式工藝相對簡單，因而被大多數(shù)企業(yè)采用;而殼式結(jié)構(gòu)與工藝都要更為復(fù)雜，只有傳統(tǒng)性工廠采用。殼式特別適用于高電壓、大容量，其絕緣、機(jī)械及散熱都有優(yōu)點(diǎn)且適宜山區(qū)水電站的運(yùn)輸。

(2)配電變壓器

國外配電變壓器容量能達(dá)到2500KV·A，有圓形與橢圓形鐵心形式。圓形的占絕大多數(shù)，橢圓形的由于M0(鐵心柱的間距)小，因而用料可以減少，其對應(yīng)線圈為橢圓形。低壓線圈有線繞式與箔式，油箱有帶散熱管的(少數(shù))與波紋式的(大多數(shù))。

(3)干式變壓器

近來來，干式變壓器在國內(nèi)得到迅猛發(fā)展，在京、滬和深等大城市，干變已經(jīng)占到50%，而在其他大中城市也已經(jīng)占到20%。干變有四種結(jié)構(gòu)：環(huán)氧樹脂澆注、加填料澆注、繞包和浸漬式。目前，歐美廣泛采用開敞通風(fēng)式H級干式變壓器，是在浸漬式 基礎(chǔ)上吸取了繞包式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)并采用Nomex紙后發(fā)展起來的新型H級干變，由于售價高，在我國尚未推廣。目前，國內(nèi)通過短路試驗(yàn)容量最大的干式配電變 壓器是2500KV·A、10/0.4KV;通過短路試驗(yàn)容量最大的干式電力變壓器是16000KV·A、35/10KV。

(4)非晶合金變壓器

非晶合金變壓器雖然抗短路性能差，噪聲大，但是節(jié)能，因此未來發(fā)展前景可觀。目前，中國最大的非晶合金變壓器鐵心生產(chǎn)企業(yè)具有3000～4000t的鐵心年產(chǎn)能力，鐵心及變壓器的生產(chǎn)技術(shù)并不是制約推廣非晶合鐵心金變壓器的關(guān)鍵性因素，非晶合金帶材的突破才能促成產(chǎn)品質(zhì)的飛躍。

(5)卷鐵心變壓器

目前，卷鐵心變壓器的生產(chǎn)主要集中在10KV級，容量一般小于800KV·A，也試制了1600KV·A，但電力部門采購以315KV·A以下容量的居多，適合用于農(nóng)網(wǎng)。 中國現(xiàn)有卷鐵心變壓器生產(chǎn)廠200多家，有一定規(guī)模的占20%。中國強(qiáng)卷鐵心變壓器生產(chǎn)能力約為1600萬KV·A，但實(shí)際產(chǎn)量較低。