變壓器的基礎知識

變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線

圈、次級線圈和鐵芯。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔

離、穩(wěn)壓等。電壓器有很多種類，按相數(shù)可以分成單相變壓器和三相變壓

器；按冷卻方式分干式變壓器和油浸式變壓器。

什么是變壓器

變壓器利用電磁感應原理，從一介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?/p>

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有

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。

電力變壓器在向遠距離輸電時，如輸送電功率一定時，電壓越低，

電流就越大，導線的截面就越大，線路鋪設費用也越高；若用升

壓變壓器把電壓提高，則線路中電流便可減少，費用也隨之減低。

高電壓輸送到用戶中心后還需用降壓變壓器把高電壓降低到各

種不同的電壓，以供用戶使用。因此，變壓器是一種非常重要的

電氣設備。

變壓器的原理

一個簡單的單相變壓器由兩塊導電體組成。當其中一塊導電體有一些不

定量的電流（如交流電或脈沖式的直流電）通過，便會產(chǎn)生變動的磁場。

根據(jù)電磁的互感原理，這變動的磁場會使第二塊導電體產(chǎn)生電勢差。假

如第二塊導電體是一條閉合電路的一部份，那么該閉合電路便會產(chǎn)生電

流。電力于是得以傳送。

在通用的變壓器中，有關的導電體是由（多數(shù)為銅質(zhì)的）電線組成線圈，因

為線圈所產(chǎn)生的磁場要比一條筆直的電線大得多。其原理是變壓器是變

換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當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，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。

初級線圈、次級線圈的電壓VS,VP和兩者的繞線的匝數(shù)NS,NP之間

有正比的關系。

至于變壓器兩方之間的電流或電壓比例，則取決于兩方電路線圈的圈數(shù)。

圈數(shù)較多的一方電壓較高但電流較小，反之亦然。如果撇除泄漏等因素，

變壓器兩方的電壓比例相等于兩方的線圈圈數(shù)比例，亦即電壓與圈數(shù)成

正比。

因此可以減小或者增加原線圈和副線圈的匝數(shù)比，從而升高或者降低電

壓，變壓器的這個性質(zhì)使它成為轉(zhuǎn)換電壓的重要設備。另外，撇除泄漏

的因素，由于變壓器遵守這兩條定律，它不會是放大器。如果處在變壓

器兩方的電壓有所不同，那么流經(jīng)變壓器兩方的電流也會不同，而兩者

的差距則成反比。如果變壓器一方的電流比另一方小，那電流較小的一

方會有較大的電壓；反之亦然。然而，變壓器兩方所消耗的功率（即一

方的電壓和電流兩值相乘）應是相等的。

變壓器的種類

1、按相數(shù)分:

1）單相變壓器：用于單相負荷和三相變壓器組。

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：依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風機冷卻，

多用于高層建筑、高速收費站點用電及局部照明、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、電

容式變壓器、移相變壓器等。

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磁材料，

空載電流下降約80%,是節(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)等負載率較低地方。

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。

變壓器的特征參數(shù)

工作頻率

變壓器鐵芯損耗與頻率關系很大，故應根據(jù)使用頻率來設計和使

用，這種頻率稱工作頻率。

額定功率

在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作而不超過規(guī)定溫升的

輸出功率。

額定電壓

指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定

值。

電壓比

指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓

比的區(qū)別。

空載電流

變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載

電流?？蛰d電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損

耗引起）組成。對于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等

于磁化電流。

空載損耗

指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損

耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損），這

部分損耗很小。

效率

指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定

功率愈大，效率就愈高。

絕緣電阻

表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電

阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關。

變壓器的容量

變壓器的容量等級：

30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、

800、1000,1250、1600.2000、2500、3150、4000、5000、6300、

8000、10000、12500、16000、20000、25000、31500,40000、50000、

63000、90000、120000、150000、180000.260000、360000、400000

kVAo

通常，容量為630KVA及以下的變壓器統(tǒng)稱為小型變壓器；

800-6300KVA的變壓器稱為中型變壓器；8000~63000KVA的變壓

器稱為大型變壓器；90000KVA以上的變壓器稱為特大型。

變壓器容量的選擇對綜合投資效益有很大影響。變壓器容量選得過大，

出現(xiàn)"大馬拉小車”的現(xiàn)象，不僅一次性投資大，空載損耗也大，變壓

器容量選的過小，變壓器負載損耗增大，經(jīng)濟上不合理，技術上也不可

行。

變壓器的最佳負載率（即效率最高時的負載率），不是在額定狀態(tài)下，

而是在40%~70%之間。負載率過高，損耗明星增大；另一方面，由于

變壓器容量與裕度小，負荷稍有增加，便需要更換大容量箱變，頻繁增

容勢必會增加投資，影響供電。

選擇變壓器容量，要以現(xiàn)有的負荷為依據(jù)，適當考慮負荷發(fā)展，選擇電

壓器容量可以按照5年電力發(fā)展計劃確定。

變壓器的常見選購誤區(qū)

1.只要是名牌廠家生產(chǎn)的商品就一定不是劣質(zhì)變壓器

名牌生產(chǎn)廠家由于品牌、技術、資金等方面的原因，在行業(yè)競爭

中確實有一定的優(yōu)勢。但那是對一些像110KV.220KV電壓等級

方面的產(chǎn)品來說，由于其準入門檻較高，一般的小型配電生產(chǎn)企

業(yè)根本無實力去生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品。然而對于10KV等級的變壓器

來說，任何一家生產(chǎn)變壓器的企業(yè)都可以做，并且某些小型生產(chǎn)

廠家由于工藝、地域、售后等方面的因素，在某種程度上還比大

企業(yè)做更具優(yōu)勢。例如，湖北某變壓器廠在2011年12月份南方

電網(wǎng)的招投標業(yè)務中一舉中標，然而在其所供產(chǎn)品的抽樣檢驗中，

其產(chǎn)品大部分為半銅半鋁的劣質(zhì)產(chǎn)品，導致其失去在南方電網(wǎng)的

投標資格。

2.只要價格低就可以選擇

物美價廉固然是好，但是也有“便宜沒好貨”這個觀點。所以奉

勸顧客在購買變壓器的時候一定不要只考慮價格，要多選擇多個

廠家做一下對比，經(jīng)過多方面的分析后再做最后決定。還有一個

建議就是：顧客最好親臨其產(chǎn)品生產(chǎn)廠家考察一下，對其產(chǎn)品、

生產(chǎn)工藝、出廠檢驗等程序進行一下檢驗，這樣也可讓心里有個

底。

3.被廠家口頭承諾所蒙蔽

某些為了吸引顧客，在談判的時候做出做"終身維修"、"一年

包換"、"絕對全銅”等承諾，但是在購買產(chǎn)品的時候，卻沒有

把這些承諾寫在合同上面，導致在產(chǎn)品出現(xiàn)問題后生產(chǎn)廠商不認

賬的情況，所以一定要把承諾以書面的形式寫進去，這樣才能最

大程度維護自己的利益。

變壓器如何保養(yǎng)

1.允許溫度

變壓器運行時，它的線圈和鐵芯產(chǎn)生銅損和鐵損，這些損耗變?yōu)?/p>

熱能，使變壓器的鐵芯和線圈溫度上升。若溫度長時間超過允許

值會使絕緣漸漸失去機械彈性而使絕緣老化。

變壓器運行時各部分的溫度是不相同的，線圈的溫度最高，其次

是鐵芯的溫度，絕緣油溫度低于線圈和鐵芯的溫度。變壓器的上

部油溫高于下部油溫。變壓器運行中的允許溫度按上層油溫來檢

查。對于A級絕緣的變壓器在正常運行中，當周圍空氣溫度最高

為40CTC時，變壓器繞組的極限工作溫度是1050℃o由于繞組

的溫度比油溫度高100℃,為防止油質(zhì)劣化，規(guī)定變壓器上層油

溫最高不超過950℃，而