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變壓器的基礎(chǔ)知識 變壓器 Transformer 為什么要使用變壓器 變壓器是用在哪里的 為什么電網(wǎng)分為很多電壓等級 為什么使用交流電才能變壓 為什么要變壓 怎么變 變壓 的原理為何 主要用到的定律是什么 變壓器的構(gòu)造是什么 目錄 變壓器的原理 變壓器檢修的基本知識 主要內(nèi)容 變壓器的分類 變壓器的結(jié)構(gòu) 變壓器的歷史 變壓器的歷史 1831年 法拉第感應(yīng)定律 法拉第Faraday 1791 1867 史上最早的變壓器 法拉第環(huán) 第一個變壓器 1831年8月29日 法拉第利用一個直徑6寸的鐵環(huán) 外面繞著二個銅線圈 其中一個線圈的一端接到伏特電池 另一個線圈則接到電流計 當(dāng)電池一通電流 電流計上也馬上出現(xiàn)短暫反方向的電流 這個著名的實驗就是史上第一個變壓器 試驗現(xiàn)象解釋 一二次繞組匝數(shù)不相等時 起到了改變電壓的作用 這就是 變壓器 交流電源 一次繞組 電感生磁 二次繞組 磁感生電 電能 照明燈電壓 220伏機床上照明燈 36伏半導(dǎo)體收音機電源電壓不超過10伏大型發(fā)電機交流電壓 幾萬伏遠(yuǎn)距離輸電 幾十萬至100萬伏 變壓器可以改變交流電壓 變壓器的作用 變壓器的作用 發(fā)電廠發(fā)出的電能往往需經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸才能到達(dá)用電地區(qū) 為了降低線路損耗 需用變壓器將發(fā)電機端的電壓升高以后再輸送出去 在受電端又必須經(jīng)變壓器將高電壓降低到配電系統(tǒng)適用的電壓 變壓器在電力系統(tǒng)中的作用 幾種常見的變壓器 變壓器的構(gòu)造 1 閉合鐵芯 絕緣硅鋼片疊合而成 2 原線圈 初級線圈 其匝數(shù)用n1表示 3 副線圈 次級線圈 其匝數(shù)用n2表示 4 輸入電壓 U1 輸出電壓 U2 變壓器的工作原理 互感現(xiàn)象 變壓器通過閉合鐵芯 利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了電能 U1 I1 到磁場能 變化的磁場 再到電能 U2 I2 轉(zhuǎn)化 閉合鐵芯實現(xiàn)了電能 磁場能 電能的轉(zhuǎn)換 由于原副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通量絕大部分通過鐵芯 使能量在轉(zhuǎn)換過程中損失很小 為了便于研究 物理學(xué)中引入了一種理想化模型 理想變壓器 即略去原 副線圈中的電阻和各種電磁能損失的變壓器 下面我們定量分析理想變壓器的變壓規(guī)律 升壓變壓器 n2 n1U2 U1 降壓變壓器 n2 n1U2 U1 理想變壓器的變壓規(guī)律 理想變壓器的變流規(guī)律 2 理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比 變壓器工作時 高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小 可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制 低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大 應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制 這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法 變壓器的類型 試驗變壓器 電力變壓器 1 按用途分 變壓器的類型 單相變壓器 三相變壓器 2 按相數(shù)分 變壓器的類型 干式變壓器 油浸式變壓器 3 按冷卻方式分 充氣式變壓器 變壓器的類型 4 按調(diào)壓方式分 有載調(diào)壓變壓器無載調(diào)壓變壓器 5 按繞組結(jié)構(gòu)分 雙繞組變壓器三繞組變壓器自耦變壓器 變壓器的主要技術(shù)參數(shù) 1 相數(shù)和額定頻率 電力變壓器一般做成三相的 小型變壓器有制成單相的 特大型變壓器做成單相后組成三相變壓器 我國電力變壓器的額定頻率為50HZ 2 額定容量 變壓器在廠家銘牌規(guī)定的額定電壓 額定電流時連續(xù)運行所能輸送的容量 3 額定電壓 變壓器長時間運行所能承受的工作電壓 4 額定電流 變壓器在額定容量下 允許長期通過的工作電流 5 空載損耗 變壓器在二次開路 一次側(cè)施加額定電壓時 變壓器鐵芯所產(chǎn)生的有功損耗 6 負(fù)載損耗 將變壓器的二次繞組短路 流經(jīng)一次繞組的電流為額定電流時 變壓器繞組所消耗的有功功率 7 阻抗電壓 將變壓器二次繞組短路 使一次繞組電壓慢慢加大 黨二次繞組的短路電流達(dá)到額定電流時 一次繞組所施加的電壓與額定電壓的比值百分?jǐn)?shù) 就是阻抗電壓 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 外部 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 內(nèi)部 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 1 鐵芯 電力變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)普遍采用芯式鐵芯 2 繞組 芯式變壓器的繞組采用同心繞組 3 絕緣 變壓器的絕緣分為內(nèi)絕緣 是油箱內(nèi)各部分的絕緣 包括絕緣油以及浸在油里的絕緣紙 和外絕緣 是變壓器油箱外套管部對地和彼此之間的絕緣 4 分接開關(guān) 是用來改變線圈匝數(shù)以調(diào)整電壓的裝置 5 出線裝置 為將變壓器的繞組引出線從箱體中引到油箱外 必須采用絕緣套管將帶電的引線與接地的油箱隔離 包括高低壓套管 6 其他設(shè)備 包括油箱 油枕 吸濕器 保護裝置等 疑惑 通過觀察變壓器的結(jié)構(gòu) 我們往往會有很多疑問 例如 1 我們發(fā)現(xiàn)變壓器的線圈外側(cè)是高壓線圈 內(nèi)側(cè)是低壓線圈 為什么不能反過來呢 2 我們觀察到鐵芯會用接地片接地 并且只有一點接地 為什么呢 疑惑 3 觀察變壓器銘牌 變壓器型號的含義是什么 例如圖片中的型號 S11 400 10表示什么意思 為什么電力變壓器的高壓繞組都在低壓繞組的外面 高壓繞組布置在低壓繞組外面 主要是從絕緣方面考慮的 低壓繞組靠近鐵芯 這樣對變壓器的低壓繞組與鐵芯之間的絕緣 從絕緣角度容易做到 結(jié)果使得變壓器體積小 不但節(jié)省了絕緣材料 而且造價較低 另外變壓器調(diào)節(jié)是靠改變高壓繞組的匝數(shù)來實現(xiàn) 分接頭放在高壓側(cè) 因高壓側(cè)額定電流小 分解開關(guān)的體積及接觸器的引線和接頭容易解決 因此 基于以上兩點 電力變壓器的高壓繞組都布置在低壓繞組的外面 答疑解惑 為什么變壓器的鐵芯要接地 且只能一點接地 因為運行中變壓器的鐵芯和其他附件都處于繞組周圍很強的電磁場內(nèi) 如果不接地 必然由于電磁場的作用使鐵芯和其他附件產(chǎn)生一定的懸浮電位 由于變壓器鐵芯和其它金屬附件各自所處的位置不同 因而電位也不同 在外加電壓的作用下 當(dāng)兩點間或某點對地電位差大于兩者間的絕緣耐壓強度 即超過放電電壓時 就會出現(xiàn)火花放電 使絕緣油分解或固體絕緣損壞 發(fā)生事故 因此為了避免變壓器的放電 變壓器鐵芯一定要接地 如變壓器鐵芯多點接地 則會通過接地點形成渦流通路 造成鐵芯局部發(fā)熱 這是不允許的 因此變壓器鐵芯只允許一點接地 事實上 硅鋼片之間雖然涂有絕緣漆 但其絕緣電阻較小 只能隔斷渦流而不能阻止高壓感應(yīng)電流 因而只要將一片硅鋼片接地 就相當(dāng)于整個鐵芯都接地了 答疑解惑 變壓器型號的含義 答疑解惑 特殊使用環(huán)境代號 一般不標(biāo) TH 濕熱 TA 干熱 額定容量 kVA 設(shè)計序號 調(diào)壓方式 無勵磁調(diào)壓不標(biāo) Z 有載調(diào)壓 導(dǎo)線材質(zhì) 銅線不標(biāo) L 鋁線 繞組數(shù) 雙繞組不標(biāo) S 三繞組 F 雙分裂繞組 循環(huán)方式 自然循環(huán)不標(biāo) P 強迫循環(huán) 冷卻方式 J 油浸自冷 亦可不標(biāo) G 干式空氣自冷 G 干式澆注絕緣 F 油浸風(fēng)冷 S 油浸水冷 相數(shù) D 單相 S 三相 繞組耦合方式 一般不標(biāo) O 自耦 高壓繞組的額定電壓等級 kV 答疑解惑 S 三 相F 風(fēng) 冷S 三 線圈Z 有 載 調(diào)壓7 7型 變壓器性能水平代號 40000 變壓器額定容量40000千伏安 KVA 110 變壓器高壓側(cè)額定電壓110千伏 KV 例 SFSZ7 40000 110的含義如下 變壓器的常見故障 變壓器的常見故障可分為 了解變壓器的常見故障有哪些 內(nèi)部故障 外部故障 變壓器的常見故障 內(nèi)部故障是指變壓器油箱里面發(fā)生的故障 大致可分為以下兩類 1 在變壓器各繞組上發(fā)生的相間短路 單相接地短路 匝間短路等電氣故障 這類故障對變壓器及電網(wǎng)可能造成較大的損傷和影響 可通過檢測不平衡電壓和電流來分析 2 由于導(dǎo)體之間電氣連接接觸不良或鐵芯故障 在變壓器油中可能產(chǎn)生間歇性電弧 以及冷卻媒介不足使變壓器油溫升高 分接開關(guān)故障 并聯(lián)運行變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流和負(fù)荷分配不合理 造成變壓器的繞組過熱等的初始故障 并擴大事故的范圍 因此