变压器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、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中,常用作升降电压、匹配阻抗,安全隔离等。在发电机中,不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈,均能在线圈中感应电势,此两种情况,磁通的值均不变,但与线圈相交链的磁通数量却有变动,这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应,变换电压,电流和阻抗的器件。变压器的功能主要有:电压变换;电流变换,阻抗变换;隔离;稳压(磁饱和变压器)等。
变压器分类
变压器按用途可以分为:配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器。
变压器的最基本形式,包括两组绕有导线之线圈,并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时,于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压,而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。
大部分的变压器均有固定的铁芯,其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性,大部分磁通量局限在铁芯里,因此,两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中,线圈与铁芯二者间紧密地结合,其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此,变压器之匝数比,一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能,使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物,提升输电电压使得长途输送电力更为经济,至于降压变压器,它使得电力运用方面更加多元化,可以这样说,没有变压器,现代工业实无法达到目前发展的现状。
电子变压器除了体积较小外,在电力变压器与电子变压器二者之间,并没有明确的分界线。一般提供50Hz电力网络之电源均非常庞大,它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子装置的电力限制,通常受限于整流、放大,与系统其它组件的能力,其中有些部分属放大电力者,但如与电力系统发电能力相比较,它仍然归属于小电力之范围。各种电子装备常用到变压器,理由是:提供各种电压阶层确保系统正常操作;提供系统中以不同电位操作部分得以电气隔离;对交流电流提供高阻抗,但对直流则提供低的阻抗;在不同的电位下,维持或修饰波形与频率响应。「阻抗」其中之一项重要概念,亦即电子学特性之一,其乃预设一种设备,即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时,其间即使用到一种设备-变压器。
变压器又有其做试验而用的,称之为试验变压器,分别可以分为充气式,油浸式,干式等试验变压器,是发电厂、供电局及科研单位等广大用户的用来做交流耐压试验的基本试验设备,通过了国家质量监督局的标准,用于对各种电气产品、电器元件、绝缘材料等进行规定电压下的绝缘强度试验。
变压器组成
变压器组成部件包括器身(铁芯、绕组、绝缘、引线)、变压器油、油箱
和冷却装置、调压装置、保护装置(吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等)和出线套管。
1.铁芯
铁芯是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高,厚度分别为0.35 mm .3mm
表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成
铁芯分为铁芯柱和横片两部分,铁芯柱套有绕组;横片是闭合磁路之用。
铁芯结构的基本形式有心式和壳式两种
2.绕组
绕组是变压器的电路部分,它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。变压器的基本原理是电磁感应原理,现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理:当一次侧绕组上加上电压U1时,流过电流I1,在铁芯中就产生交变磁通O1,这些磁通称为主磁通,在它作用下,两侧绕组分别感应电势E1,E2,感应电势公式为:E=4.44fNØm
式中:E--感应电势有效值
f--频率
N--匝数
Øm--主磁通最大值
由于二次绕组与一次绕组匝数不同,感应电势E1和E2大小也不同,当略去内阻抗压降后,电压U1和U2大小也就不同。
当变压器二次侧空载时,一次侧仅流过主磁通的电流(I0),这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流I2时,也在铁芯中产生磁通,力图改变主磁通,但一次电压不变时,主磁通是不变的,一次侧就要流过两部分电流,一部分为激磁电流I0,一部分为用来平衡I2,所以这部分电流随着I2变化而变化。当电流乘以匝数时,就是磁势。
上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用,变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。
变压器工作原理
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。
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。
变压器技术参数
对不同类型的变压器都有相应的技术要求,可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有:额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能,对于一般低频变压器的主要技述参数是:变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽、静电屏蔽、效率等。
电力变压器检查规定
1 日常巡视每天应至少一次,夜间巡视每周应至少一次。
2 下列情况应增加巡视检查次数:
1)首次投运或检修、改造后投运72h内。
2)气象突变(如雷雨、大风、大雾、大雪、冰雹、寒潮等)时。
3)高温季节、高峰负载期间。
4)变压器过载运行时。
3 变压器日常巡视检查应包括以下内容:
1)油温应正常,应无渗油、漏油,储油柜油位应与温度相对应。
2)套管油位应正常,套管外部应无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异常现象。
3)变压器音响应正常。
4)散热器各部位手感温度应相近,散热附件工作应正常。
5)吸湿器应完好,吸附剂应干燥。
6)引线接头、电缆、母线应无发热迹象。
7)压力释放器、安全气道及防爆膜应完好无损。
8)分接开关的分接位置及电源指示应正常。
9)气体继电器内应无气体。
10)各控制箱和二次端子箱应关严,无受潮。
11)干式变压器的外表应无积污。
12)变压器室不漏水,门、窗、照明应完好,通风良好,温度正常。
13)变压器外壳及各部件应保持清洁。