变压器。操作、结构和类型

本文将帮助您了解电力变压器或电力变压器的基本概念、结构、工作原理、对它们进行的试验和分类。

你有没有想过,农村产生的电是如何照亮你的家,为你使用和穿戴的家用电器和电子设备供电的?高压电线路是如何转换成低压电,帮助你在电视上观看体育直播的?能做到这一点的设备叫做变压器。

电电力变压器

在早期,直流电力是在负荷站附近产生并分配的。变压器的发明带来了发电、输电和配电部门的进步。变压器使大容量发电和远距离交流输电成为可能。如今,电力传输高达765kV,损耗最小,效率更高。

什么是变压器?

一个电力变压器或电力变压器r是一种用来改变电路中交流电压的大小,而不改变频率,并以最小的功率损耗的设备。它用于降压和升压。通过电磁感应的过程,电力从输入端输送到输出端。

它用于将在远程位置产生的电力以所需的电压有效地传输给用户。变压器的尺寸和额定值各不相同,从变电站里的大变压器到电子板上的小变压器都有。

电力变压器
zbd设计的高效恒电位变压器最早的样品于1885年在Ganz工厂生产。来源:维基百科

变压器的工作原理

一个变压器工作原理是互感和法拉第定律电磁感应.交流电流过线圈时产生交变磁场。当另一个线圈与交变磁场接触时,该线圈就会产生电压。根据法拉第定律,感应电压的大小取决于连接第二个线圈的磁通的变化率和匝数。

ε= n dΦ/ dt

在变压器的情况下,由于线圈之间磁通量的变化率几乎相同,感应电压取决于线圈的匝数。

理想变压器

理想的变压器由一次绕组和二次绕组组成,绕组绕在铁心的两个垂直支路上。当交变电压加到变压器的一次绕组上时,电流通过它,产生交变磁场,从而产生交变磁通量。产生的磁场量取决于线圈的匝数。这个磁通在次级线圈中诱发一个电动势。负载可以连接到允许电流流动的二次绕组上。

理想变压器是一个假想的变压器,具有零损耗,无限的磁导率,和100%的效率。由于连接变压器一次绕组和二次绕组的磁通量相同,因此施加电压的比值(V主要的)和感应电压(V二次)必须与初级转弯数与转弯数(N主要的)在二次绕组(N二次).

V主要的/ V二次= N主要的/ N二次

在理想的变压器中,输入功率等于输出功率。

V主要的/ V二次=我二次/我主要的

在一个实际变压器时,每匝感应电压由下式表示:

E / N = kΦm.f

其中K是一个常数,Φm是该匝的韦伯连接的总通量的最大值,f是供电频率,单位为赫兹。

理想变压器

升压变压器

在升压变压器中,二次绕组的匝数比一次绕组的匝数多。此外,二次电压应高于一次电压(取决于匝数比)。采用升压变压器提高输电电压,减少输电损耗。它们可以在发电厂中找到,通常被称为电力变压器。

降压变压器

在降压变压器中,变压器二次侧的匝数小于一次侧的匝数,因此电压也小于一次侧的匝数。这些变压器用于降低电力系统配电侧的电压。

变压器变压比

变压器匝数比' n '是一个数字,表示初级线圈中导体匝数与次级线圈中导体匝数之比。变压器比也称为电压转换比。这说明了在变压器的二次侧对一次电压的可用电压。

变压器变压比

NP-主线圈中导体的匝数。

VP- - - - - -应用一次电压。

N年代-二次线圈中导体的匝数。

V年代-在二次测量的转换电压。

阅读更多:在线-变压器匝数比计算器

变压器的结构

不考虑设计类型,以下是变压器的主要组件。了解更多关于电力变压器的各个部分。

  • 核心
  • 绕组
  • 绝缘
  • 变压器油(油浸式变压器)
  • 气体继电器

核心

变压器铁心是一次绕组和二次绕组在其上的部分。它支持绕组,并为连接初级和次级绕组的磁通提供一个低磁阻路径。采用高渗透硅钢片层压,减少铁芯损耗。

绕组

变压器有两组绕组,一组低压绕组,一组高压绕组。几匝铜导体捆在一起形成变压器绕组。铜导体的尺寸取决于负载电流。大多数时候绕组被称为一次绕组和二次绕组。通常,与输入电压相连的绕组称为初级绕组,与负载相连的绕组称为次级绕组。

绝缘

绝缘是变压器最关键的部分。绕组彼此和铁芯绝缘。变压器内部绝缘失效是最严重的问题。因此,在变压器设计时,对绝缘部分要多加注意。清漆,牛皮纸,棉纤维素,纸板是目前应用最广泛的绕组绝缘材料。

变压器油

不是所有的变压器,而是油浸式变压器,变压器油有绝缘和冷却的双重作用。它具有高击穿电压、高电阻率和高介电强度。它从变压器绕组和铁芯中提取热量,有助于减少损耗,提高变压器的效率和寿命。

气体继电器

变压器瓦斯继电器

布赫兹继电器是一种用于变压器的保护装置。它是一种油驱动继电器,用于检测油浸式变压器主槽内发生的故障。它能感应短路、漏油、变压器线圈过热等。

阅读更多关于布赫兹接力的细节:布赫兹继电器。工作原理

W谁发明了变压器?1884年,三位匈牙利工程师Károly Zipernowsky, Ottó Bláthy和Miksa Déri设计了第一台高效变压器。这种变压器被称为ZND变压器。它带来了变压器设计的新发展。第一个三相变压器是由Mikhail Dolivo-Dobrovolsky设计的。

变压器的损耗

变压器中发生的损耗分为绕组损耗和铁芯损耗。绕组损耗是由导体提供的电阻引起的。它与流过它的电流的平方成正比。使用厚铜导体最大限度地减小电流流动的阻力,减少绕组损耗。铁心损耗是由变压器铁心内形成的涡流和磁滞效应造成的。铁芯损耗,也称为铁损耗,总是恒定的,与负载无关。采用叠层软铁芯和厚导体有助于减少铁芯损耗,提高变压器效率。

变压器等效电路

它是一个理论电路,代表变压器和它的物理行为。下图所示的电路表示变压器的各种电气参数。yb体育app网站通过这种电路,可以很容易地计算出各种损耗和电压降。

电力变压器等效电路。

VP—一次电压或外加电压

P- - - - - -一次电流

RP-一次绕组提供的电阻

XP-一次绕组提供的电抗

C-造成核心损失的当前组件

RC-导致核心损耗的电阻元件

——磁化电流

X——磁化电抗

V年代-二次电压或施加电压

年代- - - - - -次级电流

R年代-二次绕组提供的电阻

X年代-二次绕组提供的电抗

注意:

上述等效电路是变压器比为1:1且不涉及一次侧或二次侧的理想变压器的等效电路的广义形式。

了解更多:变压器等效电路及相量图

变压器电压调节

当负载从空载到满载变化时,变压器内电压转换的准确性取决于变压器的电压调节。计算公式如下:

变压器电压调节

在那里,

Esec-noload-空载时二次电压测量值。

Esec-fullload-在二次电压满载时测量的电压。

阅读更多关于电压调节的信息

变压器的分类

变压器根据不同的参数分为不同的类型,如电源类型、应用、结构类型、冷却方法、工作电压、工作类型、铁芯形状等。

按电源类型分类:三相变压器,单相变压器。

根据建筑类型进行分类:铁芯型变压器,壳型变压器。

按冷却方式分类:干式或自然风冷,油冷-油自然风冷(ONAN),油自然风冷(ONAF),油自然风冷(OFAN),油强制风冷(OFAF),油和水冷-油自然风冷(ONWF),油强制风冷(OFWF)

基于目的的分类:配电变压器、电压互感器、电流互感器、隔离变压器、射频变压器、特斯拉线圈。

了解更多:变压器的种类。

配电变压器

配电变压器是额定电压较低的电力变压器。它们被发现靠近权力中心。它逐步降低传输电压的水平,可以由消费者使用。

图3-电子教室亚博vip15yb体育app网站

潜在的变形金刚

潜在的变形金刚(PT)用于降低高电压到可测量水平,以便于测量和可控性。它们与传输线并联,测量装置与它们的二次线相连。

电压互感器或电压互感器

电流互感器

电流互感器(CT)用于降低高电流到可测量的水平,以便于测量和可控性。它们串联到负载上,测量装置连接到二次负载上。

电流互感器

变压器的测试

变压器须接受下列试验:

  1. 绕组电阻测试。
  2. 绝缘电阻测试。
  3. 变压器电阻测试。
  4. 空载试验-开路试验。
  5. 短路阻抗试验-短路试验。
  6. 温升试验。
  7. 极性检查。
  8. 变压器油介电试验。
  9. 噪声测试

了解更多:变压器的开路试验和短路试验

电力系统中为什么要使用变压器?

一个电力变压器可视为输配电网络中最重要的组成部分。实现了提高传输效率,降低损耗和传输成本的任务。基本上,变压器的升压/降压电压。电站在电压为11kV至28kV、50Hz的情况下发电。为了减少传输损耗,电压被提高到220kV或更多并传输。在配电变电站,根据需要再次降至33kV或11kV,并供应给工业。在国内消费者端,它又被降压到消费者的低电压负载。

阅读更多:为什么电是在高压下传输的?

通过提高电压,通过输电线路的负载电流就会降低。负载电流的降低导致铜损耗(I2R损耗)的减少和用于电力传输的导体的尺寸的减小。因此,电力传输的成本和效率都得到了提高。因此,变压器提高了系统的效率,可靠性,降低了电力传输成本。

引用:

  1. 环形线电力变压器。权力评级三倍:https://web.archive.org/web/20160924114636/http://www.magneticsmagazine.com/main/articles/toroidal-line-power-transformers-power-ratings-tripled/
  2. 莱恩,基思(2007)(2007年6月)。大型干式变压器基础知识.EC&M。2013年1月29日检索。
  3. 机电系统、电机和应用机电一体化谢尔盖·爱德华·莱舍夫斯基著。
  4. 埃里克·埃格伯特·维尔德的《电力变压器》·1940年

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