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变压器知识培训
变压器知识培训
变压器概述
变压器是利电磁感应原理传输电能和电信号的器件，它具有变压，变流，变阻抗的作用。
变压器种类很多，应用也十分广泛，例如在电力系统中用电力变压器把发电机发出的电压升高后进行远离输电，到达目的地后再用变压器把电压降低以便用户使用，以此减少运输过程中电能的损耗。
变压器的工作原理
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，其中接电源的一侧叫一次侧，一次侧的绕组叫一次绕组，把变压器接负载的一侧叫二次侧，二次侧的绕组叫二次绕组。
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，一次线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使二次级线圈中感应出电压（或电流）。
变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器设备。
型号说明：
一、变压器的制作原理：
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。
二、分类
按容量分类：
中小型变压器（35KV及以下，容量在5-6300KVA）、大型变压器（110KV及以下容量为8000-63000KVA）、特大型变压器（220KV以上）。
按用途分类：
电力变压器（升压变、降压变、配电变、联络变、厂用或电所用等）、仪用变压器（电流互感器、电压互感器等用于测量和保护用）、电炉变压器、试验变压器、整流变压器、调压变压器、矿用变压器、其它变压器。
按冷却价质分类：
干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、气体（SF6）变压器。
按冷却方式分类：
油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环风冷式、强迫油循环水冷式、蒸发冷却式。
按调压方式：
无励磁调压和有载调压变压器
按防潮方式分类：
开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
按铁芯或线圈结构分类：
芯式变压器（目前绝大多数厂所生产）、壳式变压器。
按电源相数分类：
单相变压器、三相变压器、多相变压器。
按绕组数量分类：
双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器、分裂变压器。
三、变压器的特性参数
工作频率
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。
（60HZ、50HZ）
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。
负载损耗
把变压器的二次红组知路，在一次练组额定分接头位置上通入额定电流，此时电力变压器所消耗的功率称为负载损耗，它包括两部分：
（1）直流电阻损耗，决定于红组的电阻值；
（2）附加损耗：
由于漏磁场沿载面和长度分布不均的线匝而产生的杂散损耗，一般测量的数据，换算至75℃时的数值标于铭牌上。
阻抗电压：
阻抗电压曾叫短路电压，把变压器的二次绕组短路，在一次绕组上慢慢地升高电压，当二次绕组的短路电流等于额定值时，此进在一次侧所施加的电压，叫做阻抗电压。
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。
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。
四、变压器的基本结构：
器身铁芯、绕组
绝缘、引线
调压装置：
无励磁开关、有载分接开关
变压器油箱及冷却装置
保护装置：
包括储油柜、压力释放阀、吸湿器、气休继电器、净油器、油位计及测温装置。
出线套管
变压器油
非晶合金变压器介绍
一、什么是非晶合金
我们先从非晶材料说起，在日常生活中人们接触的材料一般有两种：
一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。
所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。
反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料,一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。
科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。
一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。
如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金,制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺。
将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。
钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将
1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材。
非晶态合金与晶态合金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。
以铁元素为主的非晶态合金为例，它具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。
由于这样的特性,非晶态合金材料在电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中具备了广阔的应用空间。
例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。
用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。
微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器。
非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。
非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。
二、非晶带材的应用和历史
在对非晶材料有了初步的了解后,我们在来看一下非晶带材的一个非常具有前景的应用领域——非晶变压器。
非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗（指变压器次级开路时，在初级测得的功率损耗）下降80%左右，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）下降约85%，是目前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的地方。
中国引进非晶合金变压器的专有技术后,通过消化吸收，自主创新开发了适合中国电网运行的非晶合金变压器系列产品,已经成为目前国内规模最大的非晶合金变压器专业化生产企业,这证明了非晶材料广阔的市场空间。
三、非晶合金变压器设计
非晶合金铁心配电变压器的最大优点是，空载损耗值特低。
最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。
当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。
除此设计思路外，还须遵循以下三点要求：
（1）由于非晶合金材料的饱和磁密较低，在产品设计时，额定磁通密度不宜选得太高，通常选取1.3～1.35T磁通密度便可获得较好的空载损耗值。
（2）非晶合金材料的单片厚仅为0.03mm，所以其叠片系数也只能达到82%～86%。
（3）为了使用户能获得免维护或少维护的好处，现把非晶合金配电变压器的产品，都设计成全密封式结构。
四、非晶合金变压器结构特点
利用导磁性能突出的非晶合金，来用作制造变压器的铁心材料，最终能获得很低的损耗值。
但它具有许多特性，在设计和制造中是必须保证和考虑的。
主要体体现以下几个方面：
（1）非晶合金片材料的硬度很高，用常规工具是难以剪切的，所以设计时应考虑减少剪切量。
（2）非晶合金单片厚度极薄，材料表面也不是很平坦，则铁心填充系数较低。
（3）非晶合金对机械应力非常敏感。
结构设计时，必须避免采用以铁心作为主承重结构件的传统设计方案。
（4）为了获得优良的低损耗特性，非晶合金铁心片必须进行退火处理。
（5）从电气性能上。
为了减少铁心片的剪切量，整台产品的铁心由四个单独的铁心框并列组成，并且每相绕组是套在磁路独立的两框上。
每个框内的磁通除基波磁通外，还有三次谐波磁通的存在，一个绕组中的两个卷铁心框内，其三次谐波磁通正好在相位上相反，数值上相等，因此，每一组绕组内的三次谐波磁通向量和为零。
如一次侧是D接法，有三次谐波电流的回路，当在感应出的二次侧电压波形上，就不会有三次谐波电压的分量。
根据上面分析，三相非晶合金配电变压器最合理的结构为：
铁心，由四个单独铁心框在同一平面内组成三相五柱式，必须经退火处理，并带有交叉铁轭接缝，截面形状呈长方形。
绕组，为长方形截面，可单独绕制成型的，双层或多层矩形层式。
油箱，为全密封免维护的波纹结构。
五、非晶合金变压器性能
目前广泛采用的新S9型配电变压器，其铁心所采用的导磁材料通常为30Z140高导磁冷轧硅钢片，其饱和磁密比非晶合金高，产品设计时所选取的磁通密度通常在1.65～1.75T之间。
这也就是非晶合金铁心配电变压器比新S9型配电变压器空载损耗低的一个主要原因。
表1为三相非晶合金铁心配电变压器与新S9型配电变压器空载损耗值的比较。
表1非晶合金和新S9型配电变压器空载损耗值的比较
额定容量（KVA）
SH15（P0）W
S9（P0）W
30
33
130
50
43
170
63
50
200
80
60
250
100
75
290
125
85
340
160
100
400
200
120
480
250
140
560
315
170
670
400
200
800
500
240
960
630
320
1200
800
380
1400
1000
450
1700
1250
530
1950
1600
630
2400
2000
750
2520
2500
900
2970
非晶合金技术参数从表1中的统计数据可以看出，要想节约能源，通过采用新材料的方法，来降低配电变压器的空载损耗值，是一条很有效的途径。
六、非晶合金变压器发展前景
非晶合金变压器若能完全替代新S9系列配变，如10kV级配电变压器年需求量按5000万kVA计算时，那么，一年便可节电100亿kW•h以上。
同时，还可带来少建电厂的良好的环保效益，少向大气排放温室气体，这样会大大地减轻对环境的直接污染，使其成为新一代名副其实的绿色环保产品。
总之，国家在城乡电力网系统发展与改造中，若能大量推广采用三相非晶铁心配电变压器产品，其最终会获得节能与环保两方面的效益。
七、当前市场
干式变压器
一、干式变压器概述
所谓干式变压器，就是铁心和绕组不浸在绝缘液体中的变压器，它的冷却价质为空气，具有运行安全可靠，维护简单，又可深入负荷中心等优点。
有包封和非包封之分：
包封绕组的干式变压器，就是指带有一个或几个用固体绝缘包封绕组的干式变压器；而非包封绕组的干式变压器，就是指任何绕组均没有用固体绝缘包封的干式变压器。
干式变压器绕组的绝缘耐热等级可采用A、E、B、F、H、C级，常用E级和H级。
二、干式变压器的分类
（1）干式变压器有无励磁调压（如三相SG系列、SCL系列和单相DG系列）干式变压器、SGZ系列有载调压干式变压器。
（2）外型结构又可分为有箱式（封闭式）和无箱式（非封闭式）两种，箱体有铁板结构和铝合金结构。
（3）干式变压器分为浸渍式（空气自冷）、环氧浇注式（树脂加填料浇注和树脂浇注两种）和树脂绕包式三大类。
另外还有一种干式电缆变压器。
（4）按空气自冷方式又分为非封闭式（开启式）和封闭式两种。
三、干式变压器的主要特点
1）节能低噪随着新的低耗硅钢片、箔式绕组结构、阶梯铁心接缝、环境保护要求和噪声研究的深入，以及计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入
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