變壓器的基礎(chǔ)知識

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根本知識主要內(nèi)容變壓器的分類變壓器的構(gòu)造變壓器的歷史變壓器的歷史1831年，法拉第感應(yīng)定律

磁通量變化感應(yīng)電動(dòng)勢法拉第Faraday(1791~1867)史上最早的變壓器法拉第環(huán)(第一個(gè)變壓器)1831年8月29日，法拉第利用一個(gè)直徑6寸的鐵環(huán)，外面繞著二個(gè)銅線圈，其中一個(gè)線圈的一端接到伏特電池，另一個(gè)線圈那么接到電流計(jì)。當(dāng)電池一通電流，電流計(jì)上也馬上出現(xiàn)短暫反方向的電流。這個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)就是史上第一個(gè)變壓器。試驗(yàn)現(xiàn)象解釋一二次繞組匝數(shù)不相等時(shí)，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(jī)床上照明燈------36伏半導(dǎo)體收音機(jī)電源電壓不超過10伏大型發(fā)電機(jī)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(jī)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

U1U2

∽n1n2∽原線圈副線圈鐵芯〔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(shí)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。∽

U1U2n1n2∽原線圈副線圈鐵芯閉合鐵芯實(shí)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)生的磁通量絕大局部通過鐵芯，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。U1U2=n1n2理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比I1I2n1n2U1U2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1.理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率即:I1U1=I2U22.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(shí)，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。I1I2=n2n1變壓器的類型試驗(yàn)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.按繞組構(gòu)造分：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(shí)連續(xù)運(yùn)行所能輸送的容量。3.額定電壓：變壓器長時(shí)間運(yùn)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(shí)，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(shí)，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到達(dá)額定電流時(shí)，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。變壓器的根本構(gòu)造變壓器的根本構(gòu)造〔外部〕變壓器的根本構(gòu)造〔內(nèi)部〕變壓器的根本構(gòu)造1.鐵芯：電力變壓器的鐵芯構(gòu)造普遍采用芯式鐵芯。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)各局部的絕緣，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，包括上下壓套管。6.其他設(shè)備：包括油箱、油枕、吸濕器、保護(hù)裝置等。外部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

油浸式配變干式變壓器二者對比分析體積小，占地少，運(yùn)行安全可靠，維護(hù)簡單；干式變壓器避免了由于運(yùn)行中發(fā)生故障導(dǎo)致的變壓器油發(fā)生火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)；多用于防火、防爆要求高的場所，如商業(yè)中心。-干式變壓器的特點(diǎn)引線形式多采用瓷套管；絕緣介質(zhì)是變壓器油；相同容量時(shí)油變體積大；引線形式多采用硅橡膠管；絕緣介質(zhì)是空氣、環(huán)氧樹脂相同容量較油變體積小；相同容量時(shí)，油浸式配變價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)性高相同容量時(shí)，干式變壓器價(jià)格高結(jié)構(gòu)特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)性油浸式配變干式變壓器適用場所可應(yīng)用于室外、也可用于室內(nèi)，例如，居民小區(qū)用于室內(nèi)，例如居民小區(qū)、商業(yè)中心等場所，特別是在防火、防爆要求高的場所疑惑通過觀察變壓器的構(gòu)造，我們往往會(huì)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(huì)用接地片接地，并且只有一點(diǎn)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(jià)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(shí)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(diǎn)，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(diǎn)接地？因?yàn)檫\(yùn)行中變壓器的鐵芯和其他附件都處于繞組周圍很強(qiáng)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(diǎn)間或某點(diǎn)對地電位差大于兩者間的絕緣耐壓強(qiáng)度，即超過放電電壓時(shí)，就會(huì)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。因此為了防止變壓器的放電，變壓器鐵芯一定要接地。如變壓器鐵芯多點(diǎn)接地，那么會(huì)通過接地點(diǎn)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(diǎn)接地。事實(shí)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(gè)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(jì)序號調(diào)壓方式〔無勵(lì)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(qiáng)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??；以及冷卻媒介缺乏使變壓器油溫升高，分接開關(guān)故障、并聯(lián)運(yùn)行變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流和負(fù)荷分配