變壓器類型介紹
文章出處：變壓器 發(fā)布時間 ：2020/7/20 9:51:09 瀏覽量：1207
變壓器的類型知識，配電變壓器，簡稱“配變”。指配電系統(tǒng)中根據(jù)電磁感應定律變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。配電變壓器通常是指運行在配電網(wǎng)中電壓等級為10-35kV（大多數(shù)是10kV及以下）、容量為6300KVA及以下直接向終端用戶供電的電力變壓器。
一、工作原理
變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數(shù)不等的線圈構成。
鐵心的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈（或原線圈），另一個線圈接用電器稱為次級線圈（或副線圈）。實際的變壓器是很復雜的，不可避免地存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）和漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應線）等，為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通，忽略原、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線圈開路原線圈線圈中的電流）。例如電力變壓器在滿載運行時（副線圈輸出額定功率）即接近理想變壓器情況。
變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止用電器。當變壓器的原線圈接在交流電源上時，鐵心中便產生交變磁通，交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的，φ也是簡諧函數(shù)，表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應定律可知，原、副線圈中的感應電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1，U2=e2（原線圈物理量用下角標1表示，副線圈物理量用下角標2表示），其復有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2，稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k，即變壓器原、副線圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為π。
進而得出：U1/U2=N1/N2
在空載電流可以忽略的情況下，有I1/ I2=-N2/N1，即原、副線圈電流有效值大小與其匝數(shù)成反比，且相位差π。
進而可得 I1/ I2=N2/N1
理想變壓器原、副線圈的功率相等P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實際變壓器總存在損耗，其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高，可達90%以上。
二、電按按冷卻方式分類
根據(jù)冷卻方式分可分為油浸式和干式變壓器。
油浸式變壓器依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)等。干式變壓器依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風機冷卻，多用于高層建筑、高速收費站點用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。
1、油浸式變壓器按外殼型式分為：
1) 非封閉型油浸式變壓器：主要有S8、S9、S10等系列產品，在工礦企業(yè)、農業(yè)和民用建筑中廣泛使用。
2) 封閉型油浸式變壓器：主要有S9、S9-M、S10-M 等系列產品，多用于石油、化工行業(yè)中多油污、多化學物質的場所。
3) 密封型油浸式變壓器：主要有BS9、S9- 、S10- 、S11-MR、SH、SH12-M等系列產品，可做工礦企業(yè)、農業(yè)、民用建筑等各種場所配電之用。
2、干式變壓器按絕緣介質分為：
1) 包封線圈式干式變壓器：主要有SCB8、SC（B）9、SC（B）10、SCR-10 等系列產品，適用于高層建筑、商業(yè)中心、機場、車站、地鐵、醫(yī)院、工廠等場所。
2) 非包封線圈干式變壓器：主要有SG10 等系列產品，適用于高層建筑、商業(yè)中心、機場、車站、地鐵、石油化工等場所。
3、電調壓方式分類
根據(jù)調壓方式可分為有載調壓和無載調壓。
所謂無載調壓和有載調壓都是指的變壓器分接開關調壓方式。區(qū)別在于無載調壓開關不具備帶負載轉換檔位的能力，調檔時必須使變壓器停電。而有載分接開關則可帶負荷切換檔位。
4、相數(shù)分類
根據(jù)相數(shù)分為單相變壓器和三相變壓器。
單相變壓器單相變壓器即一次繞組和二次繞組均為單相繞組的變壓器。單相變壓器結構簡單、體積小、損耗低，主要是鐵損小，適宜在負荷密度較小的低壓配電網(wǎng)中應用和推廣。
三相變壓器用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。三相變壓器，一般初級有三個繞組，其接法分為三角形和星形、延邊三角形等，三個繞組上的電壓相位互差120度，也就是常見的三相380伏接線方式，其鐵芯傳統(tǒng)的是三相三芯柱、三相五芯柱、漸開線形等形式。
三、按安裝位置分類
配電變壓器根據(jù)安裝位置分為室內和室外。
室外安裝分為臺墎式、桿塔式和落地式（含預裝式）。
1、桿塔式
桿塔式是將變壓器安裝在桿上的構架上。分為單桿式和雙桿式。
當配電變壓器容量在30KVA及以下時（含30KVA），一般采用單桿配電變壓器臺架。將配電變壓器、高壓跌落式熔斷器和高壓避雷器裝在一根水泥桿上，桿身應向組裝配電變壓器的反方向傾斜13°-15°。
當配電變壓器容量在50KVA～315KVA時一般采用雙桿式配電變壓器臺。配電變壓器臺由一主桿水泥桿和另一根副助桿組成，主桿上裝有高壓跌落式熔斷器及高壓引下線，副桿上有二次反引線。雙桿配電變壓器臺經(jīng)單桿配電變壓器堅固。
桿塔式安裝的優(yōu)點：占地少、四周不需圍墻或遮欄，帶電部分距地面高，不易發(fā)生事故。缺點：臺架用鋼材較多，造價較高。
2、臺墩式
臺墩式是在變壓器桿下面用磚石砌成0.5-1m的四方墩臺，將變壓器放在上面。一般安裝315KVA以上的變壓器。
臺墩式變壓器安裝應注意：
（1）變壓器四周應裝設不低于1.8m的牢固的遮欄或砌圍墻，門應加鎖并由專人保管。
（2）遮欄、圍墻距變壓器應有足夠的安全操作距離。
（3）應在電桿或圍墻上懸掛“高壓危險，不許攀登”等警告牌，防止人、畜接近。
臺墩式安裝的優(yōu)點：造價低，便于維護檢修。缺點：占地較多，周圍要裝設遮欄，小動物易爬到帶電部分上去，易發(fā)生受外力破壞事故。
3、落地式
落地式是指將變壓器直接放在地面上，高壓引下線、跌落式熔斷器和避雷器等均在線路終端桿上。
落地式變壓器安裝應注意：
（1）變壓器四周必須裝設可靠的遮欄，門要加鎖并由專人保管。
（2）遮欄外須掛“高壓危險，不許攀登”等警告牌。
（3）因變壓器的帶電部分距地面很低，因此必須在切斷電源后方可進入遮欄內。
四、特征參數(shù)
額定容量：指變壓器工作狀態(tài)下的輸出功率，用視在功率表示。用SN 表示，單位為KVA或VA。
額定電流：指在額定容量和允許溫升條件下，通過變壓器一、二次繞組出線端子的電流，用IN表示，單位KA或A。一次繞組電流用IN1表示，二次繞組電流用IUN21 表示。
額定頻率：批變壓器設計時所規(guī)定的運行頻率。用ƒN 表示，單位赫茲（HZ）。我國規(guī)定額定頻率為50HZ。
額定電壓：指單相或三相變壓器出線端子之間施加的電壓值。用UN表示，單位為KV或V。一次額定電壓用UN1 表示，二次額定電壓用UN2表示。
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、溫度高低和潮濕程度有關.
阻抗電壓（%）
把變壓器的二次繞組短路,在一次繞組慢慢升高電壓,當二次繞組的短路電流等于額定值時,此時一次側所施加的電壓.一般以額定電壓的百分數(shù)表示.
相數(shù)：三相開頭以S表示，單相開頭以D表示。
聯(lián)結組標號
根據(jù)變壓器一、二次繞組的相位關系,把變壓器繞組連接成各種不同的組合,稱為繞組的聯(lián)結組。為了區(qū)別不同的聯(lián)結組,常采用時鐘表示法,即把高壓側線電壓的相量作為時鐘的長針,固定在12上,低壓側線電壓的相量作為時鐘的短針,看短針指在哪一個數(shù)字上,就作為該聯(lián)結組的標號.如Dyn11表示一次繞組是（三角形）聯(lián)結，二次繞組是帶有中心點的（星形）聯(lián)結，組號為(11)點。
空載損耗
空載損耗也叫鐵損，指當以額定頻率的寶寶電壓施加于一側繞組的端子上，別一側繞組出線開路時，變壓器所吸取的有功功率，用P0表示，單位為W或KW�？蛰d損耗主要為鐵芯中磁滯損耗和渦流損耗，其值大小與鐵芯材質、制作工藝密切相關，一般認為一臺變壓器的空載損耗不會隨負荷大小的變化而變化。
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�？蛰d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。對于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流。用I0表示。通常用空載電流占額定電流的百分數(shù)表示，即I0（%）=（I0/IN）×100%。變壓器容量越大，數(shù)值越小。
負載損耗
負載損耗也叫短路損耗、銅損，是指當帶分接的繞組接在其主分接位置上并接入額定頻率的電壓，另一側繞組的出線端子短路，流過繞組出線端子的電流為額定電流時，變壓器所消耗的有功功率，用PK表示。單位為W或KW。負載損耗的大小取決于繞組的材質等，運行中的負載損耗大小隨負荷的變化而變化。
變比：批變壓器高壓側額定電壓與低壓側額定電壓之比，即UN1/UN2。
一、工作原理
變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數(shù)不等的線圈構成。
鐵心的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈（或原線圈），另一個線圈接用電器稱為次級線圈（或副線圈）。實際的變壓器是很復雜的，不可避免地存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）和漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應線）等，為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通，忽略原、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線圈開路原線圈線圈中的電流）。例如電力變壓器在滿載運行時（副線圈輸出額定功率）即接近理想變壓器情況。
變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止用電器。當變壓器的原線圈接在交流電源上時，鐵心中便產生交變磁通，交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的，φ也是簡諧函數(shù)，表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應定律可知，原、副線圈中的感應電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1，U2=e2（原線圈物理量用下角標1表示，副線圈物理量用下角標2表示），其復有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2，稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k，即變壓器原、副線圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為π。
進而得出：U1/U2=N1/N2
在空載電流可以忽略的情況下，有I1/ I2=-N2/N1，即原、副線圈電流有效值大小與其匝數(shù)成反比，且相位差π。
進而可得 I1/ I2=N2/N1
理想變壓器原、副線圈的功率相等P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實際變壓器總存在損耗，其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高，可達90%以上。
二、電按按冷卻方式分類
根據(jù)冷卻方式分可分為油浸式和干式變壓器。
油浸式變壓器依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)等。干式變壓器依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風機冷卻，多用于高層建筑、高速收費站點用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。
1、油浸式變壓器按外殼型式分為：
1) 非封閉型油浸式變壓器：主要有S8、S9、S10等系列產品，在工礦企業(yè)、農業(yè)和民用建筑中廣泛使用。
2) 封閉型油浸式變壓器：主要有S9、S9-M、S10-M 等系列產品，多用于石油、化工行業(yè)中多油污、多化學物質的場所。
3) 密封型油浸式變壓器：主要有BS9、S9- 、S10- 、S11-MR、SH、SH12-M等系列產品，可做工礦企業(yè)、農業(yè)、民用建筑等各種場所配電之用。
2、干式變壓器按絕緣介質分為：
1) 包封線圈式干式變壓器：主要有SCB8、SC（B）9、SC（B）10、SCR-10 等系列產品，適用于高層建筑、商業(yè)中心、機場、車站、地鐵、醫(yī)院、工廠等場所。
2) 非包封線圈干式變壓器：主要有SG10 等系列產品，適用于高層建筑、商業(yè)中心、機場、車站、地鐵、石油化工等場所。
3、電調壓方式分類
根據(jù)調壓方式可分為有載調壓和無載調壓。
所謂無載調壓和有載調壓都是指的變壓器分接開關調壓方式。區(qū)別在于無載調壓開關不具備帶負載轉換檔位的能力，調檔時必須使變壓器停電。而有載分接開關則可帶負荷切換檔位。
4、相數(shù)分類
根據(jù)相數(shù)分為單相變壓器和三相變壓器。
單相變壓器單相變壓器即一次繞組和二次繞組均為單相繞組的變壓器。單相變壓器結構簡單、體積小、損耗低，主要是鐵損小，適宜在負荷密度較小的低壓配電網(wǎng)中應用和推廣。
三相變壓器用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。三相變壓器，一般初級有三個繞組，其接法分為三角形和星形、延邊三角形等，三個繞組上的電壓相位互差120度，也就是常見的三相380伏接線方式，其鐵芯傳統(tǒng)的是三相三芯柱、三相五芯柱、漸開線形等形式。
三、按安裝位置分類
配電變壓器根據(jù)安裝位置分為室內和室外。
室外安裝分為臺墎式、桿塔式和落地式（含預裝式）。
1、桿塔式
桿塔式是將變壓器安裝在桿上的構架上。分為單桿式和雙桿式。
當配電變壓器容量在30KVA及以下時（含30KVA），一般采用單桿配電變壓器臺架。將配電變壓器、高壓跌落式熔斷器和高壓避雷器裝在一根水泥桿上，桿身應向組裝配電變壓器的反方向傾斜13°-15°。
當配電變壓器容量在50KVA～315KVA時一般采用雙桿式配電變壓器臺。配電變壓器臺由一主桿水泥桿和另一根副助桿組成，主桿上裝有高壓跌落式熔斷器及高壓引下線，副桿上有二次反引線。雙桿配電變壓器臺經(jīng)單桿配電變壓器堅固。
桿塔式安裝的優(yōu)點：占地少、四周不需圍墻或遮欄，帶電部分距地面高，不易發(fā)生事故。缺點：臺架用鋼材較多，造價較高。
2、臺墩式
臺墩式是在變壓器桿下面用磚石砌成0.5-1m的四方墩臺，將變壓器放在上面。一般安裝315KVA以上的變壓器。
臺墩式變壓器安裝應注意：
（1）變壓器四周應裝設不低于1.8m的牢固的遮欄或砌圍墻，門應加鎖并由專人保管。
（2）遮欄、圍墻距變壓器應有足夠的安全操作距離。
（3）應在電桿或圍墻上懸掛“高壓危險，不許攀登”等警告牌，防止人、畜接近。
臺墩式安裝的優(yōu)點：造價低，便于維護檢修。缺點：占地較多，周圍要裝設遮欄，小動物易爬到帶電部分上去，易發(fā)生受外力破壞事故。
3、落地式
落地式是指將變壓器直接放在地面上，高壓引下線、跌落式熔斷器和避雷器等均在線路終端桿上。
落地式變壓器安裝應注意：
（1）變壓器四周必須裝設可靠的遮欄，門要加鎖并由專人保管。
（2）遮欄外須掛“高壓危險，不許攀登”等警告牌。
（3）因變壓器的帶電部分距地面很低，因此必須在切斷電源后方可進入遮欄內。
四、特征參數(shù)
額定容量：指變壓器工作狀態(tài)下的輸出功率，用視在功率表示。用SN 表示，單位為KVA或VA。
額定電流：指在額定容量和允許溫升條件下，通過變壓器一、二次繞組出線端子的電流，用IN表示，單位KA或A。一次繞組電流用IN1表示，二次繞組電流用IUN21 表示。
額定頻率：批變壓器設計時所規(guī)定的運行頻率。用ƒN 表示，單位赫茲（HZ）。我國規(guī)定額定頻率為50HZ。
額定電壓：指單相或三相變壓器出線端子之間施加的電壓值。用UN表示，單位為KV或V。一次額定電壓用UN1 表示，二次額定電壓用UN2表示。
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、溫度高低和潮濕程度有關.
阻抗電壓（%）
把變壓器的二次繞組短路,在一次繞組慢慢升高電壓,當二次繞組的短路電流等于額定值時,此時一次側所施加的電壓.一般以額定電壓的百分數(shù)表示.
相數(shù)：三相開頭以S表示，單相開頭以D表示。
聯(lián)結組標號
根據(jù)變壓器一、二次繞組的相位關系,把變壓器繞組連接成各種不同的組合,稱為繞組的聯(lián)結組。為了區(qū)別不同的聯(lián)結組,常采用時鐘表示法,即把高壓側線電壓的相量作為時鐘的長針,固定在12上,低壓側線電壓的相量作為時鐘的短針,看短針指在哪一個數(shù)字上,就作為該聯(lián)結組的標號.如Dyn11表示一次繞組是（三角形）聯(lián)結，二次繞組是帶有中心點的（星形）聯(lián)結，組號為(11)點。
空載損耗
空載損耗也叫鐵損，指當以額定頻率的寶寶電壓施加于一側繞組的端子上，別一側繞組出線開路時，變壓器所吸取的有功功率，用P0表示，單位為W或KW�？蛰d損耗主要為鐵芯中磁滯損耗和渦流損耗，其值大小與鐵芯材質、制作工藝密切相關，一般認為一臺變壓器的空載損耗不會隨負荷大小的變化而變化。
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�？蛰d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。對于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流。用I0表示。通常用空載電流占額定電流的百分數(shù)表示，即I0（%）=（I0/IN）×100%。變壓器容量越大，數(shù)值越小。
負載損耗
負載損耗也叫短路損耗、銅損，是指當帶分接的繞組接在其主分接位置上并接入額定頻率的電壓，另一側繞組的出線端子短路，流過繞組出線端子的電流為額定電流時，變壓器所消耗的有功功率，用PK表示。單位為W或KW。負載損耗的大小取決于繞組的材質等，運行中的負載損耗大小隨負荷的變化而變化。
變比：批變壓器高壓側額定電壓與低壓側額定電壓之比，即UN1/UN2。
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