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  • 变压器

    变压器(Transformer)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。按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。变压器安装位置应考虑便于运行、检修和运输,同时应选择安全可靠的地方。在使用变压器时必须合理地选用变压器的额定容量。变压器空载运行时,需用较大的无功功率。变压器容量选择过小,会使变压器长期过负荷,易损坏设备。因此,变压器的额定容量应根据用电负荷的需要进行选择,不宜过大或过小。普通变压器的原、副边线圈是同心地套在一个铁芯柱上,内为低压绕组,外为高压绕组。(电焊机变压器原、副边线圈分别装在两个铁芯柱上)。用户变压器供电大都选用Yyn0结线方式的中性点直接接地系统运行方式,可实现三相四线制或五线制供电,如TN-S系统。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    名称: 变压器 英文名: Transformer
    原理: 电磁感应 种类: 电力变压器和特殊变压器
    用途: 电压变换、电流变换、阻抗变换
    主要构件: 初级线圈、次级线圈和磁芯

    目录

    发展历程/变压器 编辑

    1变压器

    法拉第在1831年8月29日发明了一个“电感环”,称为“法拉第感应线圈”,实际上是世界上第一只变压器雏形。但法拉第只是用它来示范电磁感应原理,并没有考虑过它可以有实际的用途。

    1881年,路森·戈拉尔(Lucien Gaulard)和约翰·狄克逊·吉布斯(John Dixon Gibbs)在伦敦展示一种称为“二次手发电机”的设备,然后把这项技术卖给了美国西屋公司,这可能是第一个实用的电力变压器,但并不是最早的变压器。

    1884年,路森·戈拉尔和约翰·狄克逊·吉布斯在采用电力照明的意大利都灵市展示了他们的设备。早期变压器采用直线型铁心,后来被更有效的环形铁心取代。

    西屋公司的工程师威廉·史坦雷从乔治·威斯汀豪斯、路森·戈拉尔与约翰·狄克逊·吉布斯买来变压器专利以后,在1885年制造了第一台实用的变压器。后来变压器的铁心由E型的铁片叠合而成,并于1886年开始商业运用。

    变压器变压原理首先由法拉第发现,但是直到十九世纪80年代才开始实际应用。在发电场应该输出直流电和交流电的竞争中,交流电能够使用变压器是其优势之一。变压器可以将电能转换成高电压低电流形式,然后再转换回去,因此大大减小了电能在输送过程中的损失,使得电能的经济输送距离达到更远。如此一来,发电厂就可以建在远离用电的地方。世界大多数电力经过一系列的变压最终才到达用户那里的。

    工作原理/变压器 编辑

    变压器原理变压器原理

    变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。它可以变换交流电压、电流和阻抗。最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成,如图所示。

    铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗,铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联系,线圈由绝缘铜线(或铝线)绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈(或原线圈),另一个线圈接用电器称为次级线圈(或副线圈)。实际的变压器是很复杂的,不可避免地存在铜损(线圈电阻发热)、铁损(铁心发热)和漏磁(经空气闭合的磁感应线)等。

    法拉第感应线圈法拉第感应线圈

    理想变压器成立的条件是:忽略漏磁通,忽略原、副线圈的电阻,忽略铁心的损耗,忽略空载电流(副线圈开路原线圈线圈中的电流)。例如电力变压器在满载运行时(副线圈输出额定功率)即接近理想变压器情况。

    变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为e=-Ndφ/dt、e2=-Ndφ/dt。式中N1、N为原、副线圈的匝数。由图可知U=-e,U=e(原线圈物理量用下角标1表示,副线圈物理量用下角标2表示),其复有效值为U=-E=jNωΦ、U=E=-NωΦ,令k=N/N,称变压器的变比。由上式可得U/ U=-N/N=-k,即变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。

    进而得出:

    U/U=N/N

    在空载电流可以忽略的情况下,有I/ I=-N/N,即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比,且相位差π。

    进而可得

    I/ I=N/N

    理想变压器原、副线圈的功率相等P=P。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗,其效率为η=P/P。电力变压器的效率很高,可达90%以上。

    主要分类/变压器 编辑

    1变压器

    一般常用变压器的分类可归纳如下:

    1、按相数分:

    1)单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。

    2)三相变压器:用于三相系统的升、降电压。

    2、按冷却方式分:

    1)干式变压器:依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却,多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。

    2)油浸式变压器:依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

    3、按用途分:

    1)电力变压器:用于输配电系统的升、降电压。

    2)仪用变压器:如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。

    3)试验变压器:能产生高压,对电气设备进行高压试验。

    4)特种变压器:如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。

    4、按绕组形式分:

    1)双绕组变压器:用于连接电力系统中的两个电压等级。

    2)三绕组变压器:一般用于电力系统区域变电站中,连接三个电压等级。

    3)自耦变电器:用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

    5、按铁芯形式分:

    1)芯式变压器:用于高压的电力变压器。

    2)非晶合金变压器:非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料,空载电流下降约80%,是节能效果较理想的配电变压器,特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。

    3)壳式变压器:用于大电流的特殊变压器,如电炉变压器、电焊变压器;或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

    特征参数/变压器 编辑

    工作频率

     变压器 变压器

    变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频率称工作频率。

    额定功率

    在规定的频率和电压下,变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率。

    额定电压

    指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。

    电压比

    指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别。

    空载电流

    变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50Hz电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。

    空载损耗

    指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。

    效率

    指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大,效率就愈高。

    绝缘电阻

    表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

    定期保养/变压器 编辑

    ①、油样化验——耐压、杂质等性能指标每三年进行一次,变压器长期满负荷或超负荷运行者可缩短周期。

    ②、高、低压绝缘电阻不低于原出厂值的70%(10MΩ),绕组的直流电阻在同一温度下,三相平均值之差不应大于2%,与上一次测量的结果比较也不应大于2%。

    ③、变压器工作接地电阻值每二年测量一次。

    ④、停电清扫和检查的周期,根据周围环境和负荷情况确定,一般半年至一年一次;

    主要内容有__清除巡视中发现的缺陷、瓷套管外壳清扫、破裂或老化的胶垫更换、连接点检查拧紧、缺油补油、呼吸器硅胶检查更换等。

    故障解决/变压器 编辑

    变压器变压器

    1、焊接处渗漏油

    主要是焊接质量不良,存在虚焊,脱焊,焊缝中存在针孔,砂眼等缺陷,电力变压器出厂时因有焊药和油漆覆盖,运行后隐患便暴露出来,另外由于电磁振动会使焊接振裂,造成渗漏。对于已经出现渗漏现象的,首先找出渗漏点,不可遗漏。针对渗漏严重部位可采用扁铲或尖冲子等金属工具将渗漏点铆死,控制渗漏量后将治理表面清理干净,大多采用高分子复合材料进行固化,固化后即可达到长期治理渗漏的目的。

    2、密封件渗漏油

    密封不良原因,通常箱沿与箱盖的密封是采用耐油橡胶棒或橡胶垫密封的,如果其接头处处理不好会造成渗漏油故障。有的是用塑料带绑扎,有的直接将两个端头压在一起,由于安装时滚动,接口不能被压牢,起不到密封作用,仍是渗漏油。可用福世蓝材料进行粘接,使接头形成整体,渗漏油现象得到很大的控制;若操作方便,也可以同时将金属壳体进行粘接,达到渗漏治理目的。

    3、法兰连接处渗漏油

    法兰表面不平,紧固螺栓松动,安装工艺不正确,使螺栓紧固不好,而造成渗漏油。先将松动的螺栓进行紧固后,对法兰实施密封处理,并针对可能渗漏的螺栓也进行处理,达到完全治理目的。对松动的螺栓进行紧固,必须严格按照操作工艺进行操作。

    4、螺栓或管子螺纹渗漏油

    出厂时加工粗糙,密封不良,电力变压器密封一段时间后便产生渗漏油故障。采用高分子材料将螺栓进行密封处理,达到治理渗漏的目的。另一种办法是将螺栓(螺母)旋出,表面涂抹福世蓝脱模剂后,再在表面涂抹材料后进行紧固,固化后即可达到治理目的。

    5、铸铁件渗漏油

    渗漏油主要原因是铸铁件有砂眼及裂纹所致。针对裂纹渗漏,钻止裂孔是消除应力避免延伸的最佳方法。治理时可根据裂纹的情况,在漏点上打入铅丝或用手锤铆死。然后用丙酮将渗漏点清洗干净,用材料进行密封。铸造砂眼则可直接用材料进行密封。

    6、散热器渗漏油

    散热器的散热管通常是用有缝钢管压扁后经冲压制成在散热管弯曲部分和焊接部分常产生渗漏油,这是因为冲压散热管时,管的外壁受张力,其内壁受压力,存在残余应力所致。将散热器上下平板阀门(蝶阀)关闭,使散热器中油与箱体内油隔断,降低压力及渗漏量。确定渗漏部位后进行适当的表面处理,然后采用福世蓝材料进行密封治理。

    7、瓷瓶及玻璃油标渗漏油

    通常是因为安装不当或密封失效所制。高分子复合材料可以很好的将金属、陶瓷、玻璃等材质进行粘接,从而达到渗漏油的根本治理。

    相关文献

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