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變壓器的制作原理及應(yīng)用和參數(shù)解析

接地變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線(xiàn)圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線(xiàn)圈中感應(yīng)出電壓(或電流)。但是由于自耦變壓器的初、次級(jí)在電路上沒(méi)有實(shí)現(xiàn)隔離，安全性能不高。變壓器由鐵芯(或磁芯)和線(xiàn)圈組成，線(xiàn)圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線(xiàn)圈，其余的繞組叫次級(jí)線(xiàn)圈。

一、變壓器的制作原理：

在發(fā)電機(jī)中，不管是線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)通過(guò)磁場(chǎng)或磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)通過(guò)固定線(xiàn)圈，均能在線(xiàn)圈中感應(yīng)電勢(shì)，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線(xiàn)圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動(dòng)，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。

二、分類(lèi)

按冷卻方式分類(lèi)：干式(自冷)變壓器、油浸(自冷)變壓器、氟化物(蒸發(fā)冷卻)變壓器。　　按防潮方式分類(lèi)：開(kāi)放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。

按鐵芯或線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)分類(lèi)：芯式變壓器(插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯)、殼式變壓器(插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯)、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。

按電源相數(shù)分類(lèi)：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩鳌⒍嘞嘧儔浩鳌?

   按用途分類(lèi)：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。

三、電源變壓器的特性參數(shù)

工作頻率變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來(lái)設(shè)計(jì)和使用，這種頻率稱(chēng)工作頻率。

額定功率在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長(zhǎng)期工作，而不超過(guò)規(guī)定溫升的輸出功率。

額定電壓指在變壓器的線(xiàn)圈上所允許施加的電壓，工作時(shí)不得大于規(guī)定值。

電壓比指變壓器初級(jí)電壓和次級(jí)電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別。

空載電流變壓器次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)仍有一定的電流，這部分電流稱(chēng)為空載電流。空載電流由磁化電流對(duì)于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本于磁化電流。

空載損耗指變壓器次級(jí)開(kāi)路時(shí)，在初級(jí)測(cè)得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級(jí)線(xiàn)圈銅阻上產(chǎn)生的損耗(銅損)，這部分損耗很小。

效率指次級(jí)功率P2與初級(jí)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(xiàn)圈之間、各線(xiàn)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(guān)。

四、低頻變壓器的技術(shù)參數(shù)

對(duì)不同類(lèi)型的變壓器都有相應(yīng)的技術(shù)要求，可用相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)表示。如果長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行，會(huì)引起線(xiàn)圈發(fā)熱，使絕緣逐漸老化，造成匣間短路、相間短路或?qū)Φ囟搪芳坝偷姆纸狻Ｈ珉娫醋儔浩鞯闹饕夹g(shù)參數(shù)有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級(jí)、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能。對(duì)于一般低頻變壓器的主要技術(shù)參數(shù)是：變壓比、頻率特性、非線(xiàn)性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等。

電壓比：變壓器兩組線(xiàn)圈圈數(shù)分別為N1和N2，N1為初級(jí)，N2為次級(jí)。在初級(jí)線(xiàn)圈上加一交流電壓，在次級(jí)線(xiàn)圈兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)箱壁溫度不超過(guò)115℃～120℃，器身溫度應(yīng)不超過(guò)90℃～95℃。當(dāng)N2>N1 時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)要比初級(jí)所加的電壓還要高，這種變壓器稱(chēng)為升壓變壓器：當(dāng)N2 式中n 稱(chēng)為電壓比(圈數(shù)比) 。當(dāng)n<1 時(shí)，則N1>N2 ，V1>V2 ，該變壓器為j壓變壓器。反之則為升壓變壓器。

變壓器的效率：在額定功率時(shí)，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即式中η 為變壓器的效率;P1 為輸入功率，P2 為輸出功率。

當(dāng)變壓器的輸出功率P2 等于輸入功率P1 時(shí)，效率η 等于，變壓器將不產(chǎn)生任何損耗。但實(shí)際上這種變壓器是沒(méi)有的。這種干燥方法是用一種特殊的煤油蒸氣作為載熱體，導(dǎo)入真空罐的煤油蒸氣在變壓器器身上冷凝并釋放出大量熱能，從而對(duì)被干燥器身進(jìn)行加熱。變壓器傳輸電能時(shí)總要產(chǎn)生損耗，這種損耗主要有銅損和鐵損。銅損是指變壓器線(xiàn)圈電阻所引起的損耗。當(dāng)電流通過(guò)線(xiàn)圈電阻發(fā)熱時(shí)，一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗。由于線(xiàn)圈一般都由帶絕緣的銅線(xiàn)纏繞而成，因此稱(chēng)為銅損。

變壓器的鐵損包括兩個(gè)方面。一是磁滯損耗，當(dāng)交流電流通過(guò)變壓器時(shí)，通過(guò)變壓器硅鋼片的磁力線(xiàn)其方向和大小隨之變化，使得硅鋼片內(nèi)部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗。

另一是渦流損耗，當(dāng)變壓器工作時(shí)。鐵芯中有磁力線(xiàn)穿過(guò)，在與磁力線(xiàn)垂直的平面上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流，且成旋渦狀，故稱(chēng)為渦流。渦流的存在使鐵芯發(fā)熱，消耗能量，這種損耗稱(chēng)為渦流損耗。

自耦調(diào)壓器燒毀的分析與處理

接線(xiàn)準(zhǔn)備進(jìn)行開(kāi)環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)前因有其它設(shè)備需要調(diào)整，將開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，沒(méi)多久發(fā)現(xiàn)調(diào)壓器冒煙，迅速將總電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。對(duì)自耦調(diào)壓器進(jìn)行全m檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)壓器A相已燒毀。

故障分析與處理：調(diào)壓器燒毀前電源開(kāi)關(guān)K已斷開(kāi)，調(diào)壓器沒(méi)有接入電源為什么會(huì)燒毀-此時(shí)判斷可能是電源開(kāi)關(guān)有問(wèn)題，檢查電源開(kāi)關(guān)K，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)K的A相在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)仍在接通狀態(tài)，說(shuō)明調(diào)壓器A相燒毀與開(kāi)關(guān)A相開(kāi)關(guān)沒(méi)有分?jǐn)嚯娫从嘘P(guān)。當(dāng)時(shí)直流回路處于斷開(kāi)狀態(tài)，即使A相回路沒(méi)有斷開(kāi)，但B相、C相回路卻是斷開(kāi)的，整流橋中沒(méi)有回路，不至于燒毀調(diào)壓器。用數(shù)字萬(wàn)用表檢查回路，發(fā)現(xiàn)接至中控室的電壓表和電流表回路有接地，使整流橋的負(fù)端接地，將接至中控室的表線(xiàn)拆除(即拆除端子X(jué)T：77和XT：78接線(xiàn))。至此，A相燒毀說(shuō)明A相有接地，A相電源與地形成回路燒毀調(diào)壓器。A相負(fù)載只有末端的可控硅和二極管，將A相可控硅和二極管拆下，發(fā)現(xiàn)可控硅和二極管積了很厚一層灰塵，判斷是A相通過(guò)可控硅和二極管上所積灰塵接地，將可控硅和二極管上灰塵清理干凈，重新安裝上可控硅和二極管，用500V搖表?yè)uA相絕緣，A相絕緣正常。重新更換電源開(kāi)關(guān)K，然后接線(xiàn)進(jìn)行試驗(yàn)，將調(diào)壓器升壓，同時(shí)用鉗形電流表對(duì)一次電流時(shí)行監(jiān)測(cè)，三相電流正常且三相平衡(此前A相電流大于B相、C相電流)。

結(jié)論：整流橋A相接地，將調(diào)壓器燒毀，A相接地消失，回路恢復(fù)正常；電氣設(shè)備(尤其二次配電盤(pán)內(nèi)接線(xiàn)及小元器件)要定期清理灰塵，以免造成電氣部件接地，影響設(shè)備正常運(yùn)行。

怎樣判斷變壓器的中性點(diǎn)是否接地

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)的接地方式分為三種：中性點(diǎn)不接地；中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地；中性點(diǎn)直接接地。

在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地時(shí)，三相系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性不被破壞，在某些條件下，系統(tǒng)可以照常運(yùn)行，但是其他兩相對(duì)地電壓升高到線(xiàn)電壓水平。07γQ(t2-t1)式中P-所需電爐電力，kWγ-空氣定壓比熱(均為0。一般110千伏、220千伏、330千伏及500千伏系統(tǒng)中性點(diǎn)皆直接接地。380伏的低壓系統(tǒng)，為方便的抽取相電壓，也直接接地。

關(guān)于接地變壓器中性點(diǎn)套管上正常運(yùn)行時(shí)有沒(méi)有電壓?jiǎn)栴}，這要具體情況具體分析。熱風(fēng)干燥法，這種方式是將變壓器放在干燥室中，通入熱風(fēng)進(jìn)行干燥。理論上講，當(dāng)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，如果三相對(duì)稱(chēng)，則無(wú)論中性點(diǎn)接地方式如何，中性點(diǎn)的電壓等于零。但是，實(shí)際上三相輸電線(xiàn)對(duì)是電容不可能完全相等，如果不換位或換位不當(dāng)，特別是在導(dǎo)線(xiàn)垂直排列的情況下，對(duì)于不接地系統(tǒng)和經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)，由于三相不對(duì)稱(chēng)，變壓器的中性點(diǎn)在正常運(yùn)行會(huì)有對(duì)地電壓，對(duì)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)，還和補(bǔ)償程度有關(guān)。對(duì)于直接接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)電固定為地電位，對(duì)地電壓應(yīng)為零。