變壓器有哪些基本結構

2021-01-15 電子發燒友
變壓器有哪些基本結構

姚遠香 發表於 2018-08-13 15:57:30

  變壓器特徵參數

  工作頻率

  變壓器鐵芯損耗與頻率關係很大,故應根據使用頻率來設計和使用,這種頻率稱工作頻率。

  額定功率

  在規定的頻率和電壓下,變壓器能長期工作而不超過規定溫升的輸出功率。

  額定電壓

  指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓,工作時不得大於規定值。

  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。空載電流由磁化電流(產生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。對於50Hz電源變壓器而言,空載電流基本上等於磁化電流。

  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、溫度高低和潮溼程度有關。

  變壓器的主要組成部分及作用

  (1) 鐵芯:變壓器的鐵芯是磁力線的通路,起集中和加強磁通的作用,同時用以支持繞組。

  (2) 繞組:變壓器的繞組是電流的通路,靠繞組通入電流,並借電磁感應作用產生感應電動勢。

  (3) 油箱:油箱是油浸式變壓器的外殼,變壓器主體放在油箱中,箱內充滿變壓器油。

  (4) 油枕:油枕也叫輔助油箱,它是由鋼板做成的圓桶形容器,水平安裝在變壓器油箱蓋上,用彎曲聯管與油箱連接,油枕的一端裝有油位指示計,油枕的容積一般為變壓器油箱所裝油體積的8%~10%。其作用是變壓器內部充滿油,而由於油枕內油位在一定限度,當油在不同溫度下膨脹和收縮時有迴旋餘地,並且油枕內空餘的位置小,使油和空氣接觸的少,減少了油受潮和氧化的可能性,另外,儲油櫃內的油比油箱上部的油溫低很多,幾乎不和油箱內的油對流。在油枕和油箱的連接管上裝有瓦斯繼電器,來反映變壓器的內部故障。

  (5) 呼吸器:呼吸器內裝有乾燥劑即矽膠,用來吸收空氣中的水分。

  (6) 防爆管:防爆管安裝在變壓器的油箱蓋上。防爆管的頂端裝有一個玻璃片,當變壓器內部發生故障,產生高壓,油裡面的氣體便衝破玻璃片排到油箱外,釋放壓力,從而保護變壓器油箱不被破壞。

  (7) 溫度計:溫度計安裝在油箱蓋上的側溫筒內,用來測量油箱內的上層油溫。

  (8) 套管:套管是將變壓器高、低壓繞組的引線引到油箱外部的絕緣裝置。它既是引線對地(外殼)的絕緣,又擔負著固定引線的作用。

  (9) 冷卻裝置:冷卻裝置是將變壓器在運行中產生的熱量散發出去的設備。

  (10) 淨油器:又稱溫差濾過器。它的主要部分是用鋼板焊成的圓筒形淨油罐,安裝在變壓器油箱的一側,罐內充滿矽膠、活性氧化鋁等吸附劑。在運行中,由於上層油和下層油之間的溫差,於是變壓器油從上向下流動經過淨油器形成對流,油與吸附劑接觸,其中的水分、酸和氧化物等被吸收,使油得到淨化。延長油的使用期限。強油循環變壓器的淨油器是靠油流壓差使變壓器油流經淨油泵,達到淨化的目的。

  變壓器的結構

  變壓器由鐵芯和繞組兩個基本部分組成,如下圖所示,是它的示意圖和符號。

  變壓器的結構示意圖與符號

  這是一個簡單的雙繞組變壓器,在一個閉合的鐵芯上套有兩個繞組,繞組與繞組之間以及繞組與鐵芯之間都是絕緣的。

  繞組通常用絕緣的銅線或鋁線繞成,其中一個繞組與電源相連,稱為一次繞組,另一個繞組與負載相連,稱為二次繞組。

  為了減少鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗,變壓器的鐵芯大多用0.35~0.5 mm厚的矽鋼片疊成,為了降低磁路的磁阻,一般採用交錯疊裝方式,即將每層矽鋼片的接縫錯開。如下圖所示為幾種常見的鐵芯形狀。

  幾種常見的鐵芯形狀

  變壓器按鐵芯和繞組的組合方式,可分為心式和殼式兩種,如下圖所示。

  變壓器的結構形式

  心式變壓器的鐵芯被繞組所包圍,它的用鐵量比較少,多用於大容量的變壓器,如電力變壓器。

  殼式變壓器的繞組被鐵芯鎖包圍,它的用鐵量比較多,但不需要專門的變壓器外殼,常用於小容量的變壓器,如各種電子設備和儀器中的變壓器。

  乾式變壓器結構

  乾式變壓器主要由矽鋼片組成的鐵芯和環氧樹脂澆注的線圈組成,高低壓線圈之間放置絕緣筒增加電氣絕緣,並由墊塊支撐和約束線圈,其零部件搭接的緊固件均有防松性能。

  構造性能:⑴固體絕緣包封繞組⑵不包封繞組

  繞組:兩個繞組中,電壓較高的是高壓繞組,較低的是低壓繞組。從高、低壓繞組的相對位置看,高壓可分為同心式、交迭式。同心式繞組簡單,製造方便,均採用這種結構方式。交迭式,主要用於特種變壓器。

  乾式變壓器立體結構圖

  總體剖面圖

  油浸式變壓器結構

  油浸式變壓器的主體結構由器身、油箱、冷卻裝置、保護裝置和出線裝置組成。器身包括鐵芯、繞組(繞圈)、絕緣、引線和分接開關;油箱包括油箱本體和油箱附件(放油閥、接地螺釘、小車、銘牌等);冷卻裝置包括散熱器和冷卻器;保護裝置包括儲油櫃、油標、安全氣道、吸溼器、測溫元件和氣體繼電器;出線裝置包括高、低壓套管。

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