變壓器原理及種類

1、常用變壓器的種類與特點(diǎn)    一、常用變壓器的分類可歸納如下：    (1)按相數(shù)分：    1)單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。    2)三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。    (2)按冷卻方式分：    1)干式變壓器：依靠空氣對(duì)流進(jìn)行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。    2)油浸

2、式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。    (3)按用途分：    1)電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。    2)儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測(cè)量儀表和繼電保護(hù)裝置。    3)試驗(yàn)變壓器：能產(chǎn)生高壓，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。    4)特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器等。    

3、(4)按繞組形式分：    1)雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個(gè)電壓等級(jí)。    2)三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個(gè)電壓等級(jí)。    3)自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。真空斷路器滅弧原理？在真空斷路器分?jǐn)嗨查g，由于兩觸頭間的電容存在，使觸頭間絕緣擊穿，產(chǎn)生真空電弧。由于觸頭形狀和結(jié)構(gòu)的原因，使得真空電弧柱迅速向弧柱體外的真空區(qū)域擴(kuò)散。當(dāng)被分?jǐn)嗟碾娏鹘咏銜r(shí)，觸頭間電弧的溫度和壓力急劇下降，使電弧不能繼續(xù)維

4、持而熄滅。電弧熄滅后的幾s內(nèi)，兩觸頭間的真空間隙耐壓水平迅速恢復(fù)。同時(shí)，觸頭間也達(dá)到了一定距離，能承受很高的恢復(fù)電壓。所以，一般電流在過零后，不會(huì)發(fā)生電弧重燃而被分?jǐn)?。這就是其滅弧的原理。SF6開關(guān)的滅弧原理10kV SF6斷路器滅派性能優(yōu)良，不僅在于SF6氣體本身，而且采用旋弧式滅弧室。目前，國內(nèi)外在10kV電壓級(jí)的SF6斷路器研制上，廣泛采用了具有良好滅弧性能的旋弧式滅抓室，它利用短路電流來建立磁場(chǎng)，使電弧在電磁力的作用下高速旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到自動(dòng)滅弧的作用。其滅弧原理從圖1可見：當(dāng)短路開始，電信號(hào)反饋到脫扣器，使開關(guān)分閘。在分閘的瞬間，動(dòng)觸頭和靜觸頭之間就產(chǎn)生了電弧。動(dòng)觸頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，電弧很

5、快轉(zhuǎn)移到引弧電極上。此時(shí)，繞在圓筒電極外而串聯(lián)在靜觸頭與圓筒電極之間的磁吹線圈通過短路電流，因而產(chǎn)生了磁場(chǎng)，于是電磁力驅(qū)使電弧高速旋轉(zhuǎn)， 在SF6氣體中，電弧的高速旋轉(zhuǎn)使得其離子體不斷地與新鮮的SF6氣體接觸，以充分發(fā)揮六氟化硫的負(fù)電性，從而迅速地熄滅電弧。油斷路器的滅弧原理當(dāng)油斷路器開斷電路時(shí)，只要電路中的電流超過0.1A，電壓超過幾十伏，在斷路器的動(dòng)觸頭和靜觸頭之間就會(huì)出現(xiàn)電弧，而且電流可以通過電弧繼續(xù)流通，只有當(dāng)觸頭之間分開足夠的距離時(shí)，電弧熄滅后電路才斷開。1OkV少油斷路器開斷20KA時(shí)的電弧功率，可達(dá)一萬千瓦以上，斷路器觸頭之間產(chǎn)生的電弧弧柱溫度可達(dá)六七千度，甚至超過1萬度。油斷路

6、器的電弧熄滅過程是，當(dāng)斷路器的動(dòng)觸頭和靜觸頭互相分離的時(shí)候產(chǎn)生電弧，電弧高溫使其附近的絕緣油蒸發(fā)氣化和發(fā)生熱分解，形成滅弧能力很強(qiáng)的氣體（主要是氫氣）和壓力較高的氣泡，使電弧很快熄滅。滅弧的種類：滅弧有磁吹，縱縫滅弧，橫吹的等等！磁吹當(dāng)然是利用磁力來滅弧。因?yàn)殡娀”旧砭褪且粋€(gè)比較大的電流，用線圈通上電流，當(dāng)然線圈必須是在電弧的兩邊，把電弧加在中間！當(dāng)有電弧的時(shí)候，線圈用自己本身的磁力，把電弧拉長，讓他自動(dòng)熄滅！可以引申以下，原先的斷路器是用油來滅?。ó?dāng)然不是單純的用油），也就是電弧形成時(shí)，會(huì)把油電離，電離出來的氫氣會(huì)把電弧吹滅！現(xiàn)在的SF6斷路器的滅弧能力是氫氣的6-8倍，所以現(xiàn)在的斷路器都是

7、用FS6滅弧?？v縫是把電弧引到縫里面，從而滅弧。柵片是把電弧分成一段一段的，然后滅??！高壓跌落熔斷器的滅弧原理大家都知道在高壓大電流的場(chǎng)合，開關(guān)為了滅弧常常用較復(fù)雜的方法和結(jié)構(gòu)，而高壓跌落式熔斷器卻只需要一個(gè)很簡單的膠管就可以順利且很好的實(shí)現(xiàn)滅弧，主要原因是：第一、高壓跌落熔斷器電流不是很大。產(chǎn)生的電弧不是很大。第二，是用空氣來熄滅電弧的。有點(diǎn)和空開的滅弧原理一樣。只是結(jié)構(gòu)不同而已。電能從發(fā)電廠輸送到用戶，輸電線路電阻RX的損耗pX取決于通過輸電線上的電流l的大小令輸送到用戶的功率P=UIcos 輸出電線上的功率損耗： pX=I2RX=（P /Ucos）2L/S=C*1/U2S -輸電線材料的

8、電阻系數(shù) S-輸電線的截面積 U-輸電線路負(fù)載端電壓 C= P2L/cos2為常數(shù)   說明：若S一定.U升高，損耗PX減少，若PX一定. U 升高，S 減小，故可節(jié)省材料，  則提高送電電壓U ，可達(dá)到減少投資和降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。變壓器的概念：     變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備。它利用電磁感應(yīng)原理，把輸入的交流電壓升高或降低為同頻率的交流輸出電壓，滿足高壓送電、低壓配電及其他用途的需要。變壓器的用途：   變壓器具有變換電壓、變換電流和變換阻抗的作用，具有隔離高電壓或電流的作用，特殊結(jié)構(gòu)的變壓器，還可以具有穩(wěn)壓特性、陡降特性等。

9、一、變壓器的分類 1、按用途不同分類：分為電力變壓器（又可分為升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、廠用變壓器等）;特種變壓器（電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器等);儀用互感器（電壓互感器、電流互感器、電流互感器）;試驗(yàn)用的高壓變壓器和調(diào)壓器等。2、按繞組結(jié)構(gòu)不同：分為雙繞組、三繞組、多繞組變壓器和自耦變壓器。 3、按鐵心結(jié)構(gòu)不同：分為心式變壓器和殼式變壓器。4、按相數(shù)不同：分為單相、三相、多相（如整流用的六相）變壓器。 5、按調(diào)壓方式不同：分為無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。 6、按冷卻方式不同：分為干式變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向

10、冷卻變壓器、充氣式變壓器等。 7、按容量不同：分為小型變壓器容量為630kVA及以下;中型變壓器容量為800kVA6300kVA;大型變壓器容量8000kVA63000kVA;特大型變壓器容量為900000kVA及以上。二、變壓器的工作原理原繞組匝數(shù)為N1，副繞組匝數(shù)為N2。當(dāng)變壓器原繞組通以交流電流時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，原、副繞組都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于新的電源，這就是變壓器的基本工作原理。如圖21。理想變壓器：（不計(jì)電阻、鐵耗和漏磁） 一次與二次繞組完全耦合，且兩繞組電阻為零，鐵芯中損耗為零，鐵芯的導(dǎo)磁率為無窮大，即磁阻為零。理想變壓器的運(yùn)行：原繞組

11、加電壓，產(chǎn)生電流，建立磁通，沿鐵心閉合分別在原副繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 圖21 變壓器的工作原理變壓器的變電壓作用：由于線圈電阻為零，且一次、二次側(cè)繞組完全耦合，故按照?qǐng)D中的假定正方向下： 結(jié)論：只要改變?cè)?、副繞組的匝數(shù)比,就能按要求改變電壓。變壓器的變電流作用：結(jié)論：變壓器在改變電壓的同時(shí),亦能改變電流。變壓器的變阻抗作用圖中，二次側(cè)繞組電路負(fù)載阻抗為：如果從一次側(cè)繞組電路來看，則其大小為：結(jié)論：變壓器在改變電壓的同時(shí),亦能實(shí)現(xiàn)對(duì)阻抗的變換。本次小結(jié)：1、變壓器是按電磁感應(yīng)原理工作的靜止電氣設(shè)備，它在電力系統(tǒng)中用來傳遞電能、變換電壓和電流，以滿足輸電及用電的要求。在工業(yè)生產(chǎn)中，變壓器還用于整流、

12、電爐、電焊、調(diào)壓、測(cè)量與控制等很多方面。2、變壓器的原繞組從交流電源吸收電能傳遞到副繞組供給負(fù)載，鐵心中的磁通是能量傳遞的中介橋梁。變壓器只能傳遞交流電能，而不能產(chǎn)生電能；只能改變交流電壓或電流的大小，不改變頻率；在傳遞過程中幾乎不改變電流與電壓大小的乘積。3、變壓器由鐵心、繞組兩個(gè)主要部分組成。鐵心是變壓器的磁路部分。電力變壓器的鐵心一般采用0.35毫米厚的硅鋼片疊裝而成。繞組是變壓器的電路部分，它是用電磁線繞制而成的。電力變壓器還有其他附件，如油箱、油枕、氣體繼電器、防爆管、分接頭開關(guān)、絕緣套管等。附件對(duì)繞組與鐵心起散熱、保護(hù)、絕緣等作用，它能保證變壓器安全可靠地運(yùn)行。三、變壓器的損耗變壓

13、器運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生損耗，變壓器的損耗分兩大類銅耗 1、基本銅耗2、雜散銅耗鐵耗 1、基本鐵耗2、雜散鐵耗基本銅耗：一、二次繞組內(nèi)電流所引起時(shí)的直流電阻損耗。雜散銅耗：主要是由漏磁通所引起的肌膚效應(yīng)，使繞組的有效電阻增大而增加的銅耗。以及漏磁場(chǎng)在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅耗與負(fù)載電流的平方成正比。因此也稱為可變損耗。銅耗與繞組的溫度有關(guān)，一般用77度時(shí)的電阻值來計(jì)算?；捐F耗：變壓器鐵心中的磁滯與渦流損耗。雜散鐵耗：主要是鐵心接連處由于磁通密度分布不均勻所引起的損耗，和主磁通在鐵軛夾件，油箱等結(jié)構(gòu)部件中所引起的渦流損耗。鐵耗可近似認(rèn)為與或成正比。由于變壓器一側(cè)電壓保持不變。故鐵耗可視為不變損耗。

14、（F不變的前提下） 四、變壓器的效率 1、因變壓器無轉(zhuǎn)動(dòng)部分，一般效率都很高，大多數(shù)在95%以上。大型變壓器可達(dá)99%。測(cè)量變壓器的效率一般不采用直接測(cè)P1、P2的方法，因P1與P2相差很小。測(cè)量儀器本身的誤差就可能超出次范圍，一般用間接法測(cè)量變壓器的效率。即測(cè)出各種損耗，再計(jì)算效率?？紤]到： 令 可得: 在計(jì)算效率時(shí)作以下假設(shè)：1.額定電壓下空載損耗，且不隨負(fù)載的變化而變化。2、額定電流時(shí)的，因銅耗與負(fù)載電流平方成正比，所以任一負(fù)載下的銅耗3、計(jì)算時(shí)忽略了負(fù)載時(shí)的變化，即 因產(chǎn)生最大效率時(shí) 對(duì)應(yīng)最大效率時(shí)負(fù)載電流的標(biāo)幺值為： 通過變壓器空載和短路實(shí)驗(yàn)測(cè)取變壓器的勵(lì)磁參數(shù)和短路參數(shù)。變壓器中的

15、參數(shù),對(duì)變壓器的運(yùn)行性能有直接影響,知道了變壓器的參數(shù),就可繪出等效電路,然后繪出等效電路,然后可以運(yùn)用等效電路分析計(jì)算, 可通過空載試驗(yàn)來確定. 可以通過試驗(yàn)確定,這兩個(gè)試驗(yàn)是變壓器的主要試驗(yàn)項(xiàng)目.五、空載實(shí)驗(yàn)注:用大寫字母表示高壓端,小字母表示低壓端.空載試驗(yàn)可在任一邊作.但考慮到空載試驗(yàn)所加電壓較高,其電流較小,為試驗(yàn)的安全和儀器儀表選擇方便,一般在低壓側(cè)作.如圖22。圖22 變壓器開了路試驗(yàn)的接線圖測(cè)定方法:在低壓方加U1.高壓側(cè)開路.都取Im,Po,U2o由空載試驗(yàn)等效電路可知: 可近似認(rèn)為Zo=Zm 注:1、此時(shí)測(cè)得的值為歸算到低壓側(cè)的值,如需歸算到高壓側(cè)時(shí)參數(shù)應(yīng)乘. 2、Zm與飽

16、和程度有關(guān), 電壓越高, 磁路越飽和，Zm越小, 所以應(yīng)以額定電壓下測(cè)讀的數(shù)據(jù)計(jì)算勵(lì)磁參數(shù).六、短路試驗(yàn) 圖23 變壓器短路試驗(yàn)的接線圖 1、因短路試驗(yàn)電流大, 電壓低, 一般在高壓側(cè)作，如圖23.從等效電路可見. =0,外加電壓僅用來克服變壓器本身的漏阻抗壓降,所以當(dāng)Uk很低時(shí),電流即到達(dá)額定,該電壓為(5-10%)Un.,且電壓很低,所以很小,Zm大.絕大部分電流流經(jīng),可忽略激磁支路不計(jì)。此時(shí)由電源輸入的功率Pk完全消耗在一、二次繞組銅耗上，即: 可按 注意：1. ,讀取Pk,Uk計(jì)算短路參數(shù)。2、由于繞組的電阻隨溫度而高.而短路試驗(yàn)一般在室溫下進(jìn)行,所以計(jì)算的電阻必須換算到額定工作時(shí)的數(shù)

17、據(jù),按國際規(guī)定換算到的數(shù)據(jù). 上式中：室溫 T0：對(duì)銅線234.5，對(duì)鋁線228短路試驗(yàn)時(shí)使電流達(dá)到額定值時(shí)所加電壓稱為阻抗電壓或短路電壓，阻抗電壓用額定電壓百分比表示時(shí)有:阻抗電壓百分比是銘牌數(shù)據(jù)之一, 是變壓器的主要參數(shù)，阻抗電壓的大小反映變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí),漏阻抗壓降的大小。七、變壓器的銘牌1、型號(hào)：表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容。例如：S9-80/10：表示三相變壓器（D表示單相），額定容量為80kVA，高壓側(cè)額定電壓為10kV級(jí)的電力變壓器。2、額定值是正確使用變壓器的依據(jù)，在額定狀態(tài)下運(yùn)行，可保證變壓器長期安全有效的工作。1)額定容量：指變壓器的視在

18、功率。對(duì)三相變壓器指三相容量之和。單位伏安（VA）千伏安（KVA）2)額定電壓：指線電壓，指電源加到原繞組上的電壓，是副邊開路即空載運(yùn)行時(shí)副繞組的端電壓。3)額定電流：由和計(jì)算出來的電流，即為額定電流對(duì)單相變壓器： 對(duì)三相變壓器：4)額定頻率fN：我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為50赫（HZ）有些國家采用60赫。此外，額定工作狀態(tài)下變壓器的效率、溫升等數(shù)據(jù)均屬于額定值。本次小結(jié)：一、 變壓器的損耗鐵損-不變損耗；銅損-可變損耗。二、變壓器的效率：三、空載實(shí)驗(yàn)四、短路試驗(yàn)五、變壓器的銘牌變壓器的工作原理、損耗、銘牌和實(shí)驗(yàn)（能力培養(yǎng)部分）一、空載實(shí)驗(yàn)1、實(shí)訓(xùn)目的1）測(cè)量變壓器的空載電流和空載損耗；2）通

19、過測(cè)試參數(shù)發(fā)現(xiàn)磁路的局部或整體缺陷；檢查繞組匝間、層間絕緣是否良好，鐵心硅鋼片間絕緣狀況和裝配質(zhì)量等。2、實(shí)訓(xùn)設(shè)備 被測(cè)變壓器（10/0.4kV）一臺(tái)；功率表（cos=0.1）三只；電流表三只；平均值電壓表、有效值電壓表、頻率表各一只；導(dǎo)線若干；工具若干。3、實(shí)訓(xùn)步驟變壓器空載試驗(yàn)方法有單相電源法和三相電源法兩種，其接線圖如下圖所示。單相電源法采用單相試驗(yàn)電源，適用于單相變壓器試驗(yàn)和三相變壓器的單相試驗(yàn)。三相電源法采用三相試驗(yàn)電源，只適用于三相變壓器，試驗(yàn)時(shí)，功率損耗可采用三瓦特表或雙瓦特表測(cè)量，一般使用的是雙瓦特表法。(a)單相變壓器 （b）三相變壓器 圖24 變壓器的空載實(shí)驗(yàn)接線圖 按試驗(yàn)

20、圖接線，并選擇電源； 檢查接線無誤后，通電測(cè)試。4、空載電流和空載損耗的計(jì)算設(shè)外加相電壓為Uo，相電流為Io，Po為每相輸入功率，空載試驗(yàn)時(shí)輸入功率全部都是損耗功率，所以Po（輸入功率）就是空載損耗po，即由以下公式表示： 電力變壓器空載試驗(yàn)時(shí)，在額定條件下，空載電流的允許偏差為22%；空載損耗的允許偏差為+15%。5、空載實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目檢查配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)扣 分記錄5記錄電器名稱、型號(hào)、電壓電流及相關(guān)參數(shù)，每處扣2分工具儀表10（1）工具使用、操作符合要求，每處扣4分（2）儀表使用、操作符合要求，每處扣3分（3）儀表的正確讀數(shù)，每處扣2分實(shí)驗(yàn)步驟50（1）檢查元器件扣5分（2）按試驗(yàn)圖接線，并

21、選擇電源扣5分（3）檢查接線無誤后，通電測(cè)試扣5分（4）計(jì)算變壓器的損耗扣5分驗(yàn)收記錄25（1）測(cè)試的功率及電流值扣5分（2）空載損耗是否在允許偏差范圍扣5分（3）空載電流是否在允許偏差范圍扣5分安全文明違反安全文明生產(chǎn)規(guī)程 扣1040分備注除定額時(shí)間外,各項(xiàng)最高扣分不得超過配分?jǐn)?shù)二、短路試驗(yàn)1、實(shí)訓(xùn)目的 測(cè)定變壓器的短路損耗Pk和短路電壓Uk 。2、實(shí)訓(xùn)設(shè)備被測(cè)變壓器（10/0.4kV）一臺(tái)；功率表（cos=0.1）三只；電流表三只；平均值電壓表、有效值電壓表、頻率表各一只；導(dǎo)線若干；工具若干。3、實(shí)訓(xùn)意義短路試驗(yàn)就是將變壓器一側(cè)的繞組短路，從另一側(cè)施加額定頻率交流電壓的試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，一般是

22、將二次側(cè)短路，一次側(cè)施加電壓，當(dāng)電壓調(diào)整到額定電流時(shí)，記錄功率和電壓值，此時(shí)換算到額定溫度下便是變壓器的短路損耗和短路電壓，接線如圖25所示：（a）單相變壓器 （b）三相變壓器 圖25 變壓器短路試驗(yàn)接線圖短路試驗(yàn)的意義： 計(jì)算變壓器的效率； 確定變壓器能否與其他變壓器并聯(lián)運(yùn)行； 計(jì)算變壓器的短路電流； 計(jì)算變壓器二次側(cè)的電壓波動(dòng)； 發(fā)現(xiàn)變壓去在結(jié)構(gòu)和制造商的缺陷。4、試驗(yàn)步驟變壓器短路試驗(yàn)方法基本上與空載試驗(yàn)相似，不同之處是空載試驗(yàn)施加的是額定電壓，短路試驗(yàn)施加的是達(dá)到額定電流的電壓。短路試驗(yàn)的方法也分為單相電源法和三相電源法。因變壓器二次側(cè)短路，外加電壓為Uk會(huì)使流入的短路電流Ik達(dá)額定電

23、流的1020倍，將燒壞變壓器，所以應(yīng)調(diào)節(jié)Uk使短路電流Ik=IN，此時(shí)的外加電壓只有額定電壓的4%10%。即由以下公式表示 5、討論題1）比較空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)的原理接線圖有何差別？2）為何空載試驗(yàn)時(shí)常在二次側(cè)接電源，而短路試驗(yàn)又常在一次側(cè)接電源？在一次側(cè)接電源空載試驗(yàn)與在二次側(cè)接電源作空載試驗(yàn)所求的數(shù)據(jù)有何不同？其實(shí)際的數(shù)值相差多少？6、短路實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目檢查配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)扣 分記錄5記錄電器名稱、型號(hào)、電壓電流及相關(guān)參數(shù)，每處扣2分工具儀表10（1）工具使用、操作符合要求，每處扣4分（2）儀表使用、操作符合要求，每處扣3分（3）儀表的正確讀數(shù)，每處扣2分實(shí)驗(yàn)步驟50（1）檢查元器件扣5分（

24、2）按試驗(yàn)圖接線，并選擇電源扣5分（3）檢查接線無誤后，通電測(cè)試扣5分驗(yàn)收記錄25（1）計(jì)算變壓器的效率扣5分（2）計(jì)算變壓器的短路電流和二次側(cè)的電壓波動(dòng)扣5分（3）確定變壓器能否與其他變壓器并聯(lián)運(yùn)行扣5分安全文明違反安全文明生產(chǎn)規(guī)程 扣1040分備注除定額時(shí)間外,各項(xiàng)最高扣分不得超過配分?jǐn)?shù)配電變壓器、電力變壓器、 全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、 單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗干擾變壓器、防雷變壓器、箱式變電器 試驗(yàn)變壓器 轉(zhuǎn)角變壓器 大電流變壓器 勵(lì)磁變壓器 。變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當(dāng)一交流電流(具有某一已知頻率)流

25、于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。 編輯本段單相變壓器定義單極性開關(guān)電源，指輸出為單極性，也就是只有正極、負(fù)極輸出，相對(duì)于雙極性開關(guān)電源說的，雙極性開關(guān)電源有三條輸出，分為正電源、負(fù)電源、地線。 全波整流就是橋式整流，一個(gè)意思，說法不同而已。 2006年全國工業(yè)企業(yè)節(jié)電技術(shù)研討會(huì)會(huì)議總結(jié)里說，單相變壓器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、損耗低，主要是鐵損小，適宜在負(fù)荷密度較小的低壓配電網(wǎng)中應(yīng)用和推廣。江蘇省電力公司五年來推廣單相變壓器效果明顯，僅蘇州市就累計(jì)使用1000多臺(tái)，節(jié)電45 GWh，經(jīng)驗(yàn)值得推廣。有的資料顯示單相變壓器在

26、發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用，例如美國、日本，單相供電制成為居民供電的主要方式，在這種宣傳下，有些人因此而認(rèn)為單相供電具有“降損”的魔力，認(rèn)為單相變壓器比三相變壓器更節(jié)能，認(rèn)為單相供電制比三相供電制更優(yōu)越。其實(shí)不然，單相變壓器與單相供電制只是當(dāng)前三相供電制的補(bǔ)充形式，由于其自身特性的約束，它只能應(yīng)用于某些特定的領(lǐng)域。 編輯本段單向電壓器的效果更節(jié)能1 、單相變壓器變損是否低在以前的關(guān)于介紹單相變壓器及單相供電技術(shù)的論文中，認(rèn)為單相變壓器比同容量的三相變壓器空載損耗小、節(jié)能，并且變損低。事實(shí)如此嗎？筆者看到有的論文列舉出的應(yīng)用實(shí)例，提到改造具有的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，用D10、D11甚至D12系列的變壓器和同容量

27、的S9系列變壓器進(jìn)行比較，例如提到同容量的D11單相變壓器比S9三相變壓器空載損耗降低得多，因此認(rèn)為單相變壓器比三相變壓器運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)，其實(shí)這是個(gè)誤解。舉例時(shí)忽略了兩者之間的技術(shù)層次上的差異，根據(jù)JB/T3837-1996變壓器類產(chǎn)品型號(hào)編制辦法，對(duì)變壓器型號(hào)的編序的性能水平做了規(guī)定，凡大一號(hào)的性能參數(shù)要提高到一個(gè)新水平。例如D10系列變壓器是根據(jù)S10變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)的，論證D10或者D11等系列變壓器的降低損耗的效果時(shí)，應(yīng)選取同型號(hào)的S10或S11變壓器進(jìn)行比較，選取S9系列變壓器作為參照物其實(shí)是不公平的。 另外，普通S9系列變壓器采用的是疊裝式鐵芯結(jié)構(gòu)，而D10、D11等大多采用了卷鐵芯結(jié)構(gòu)

28、：疊裝式鐵芯和卷鐵芯存在工藝技術(shù)上的差別，卷鐵芯結(jié)構(gòu)克服了傳統(tǒng)疊裝鐵芯結(jié)構(gòu)中無法克服的缺點(diǎn)，例如在一張鐵芯疊片中，沿外側(cè)和沿內(nèi)側(cè)的磁路長度相差較大，使得磁通在鐵片內(nèi)不是均勻分布，并產(chǎn)生高次諧波，結(jié)果導(dǎo)致?lián)p耗增加。在三相鐵芯中，鐵軛和B相的芯柱交會(huì)區(qū)域內(nèi)，由于三相磁動(dòng)勢(shì)的原因產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使損耗增加，在鐵芯疊片彼此之間對(duì)接處有接縫，在此接縫區(qū)域內(nèi)，有橫向穿越疊片的磁通而使損耗增加。因此，卷鐵芯變壓器比疊裝鐵芯變壓器空載損耗小，空載電流小。為便于公平比較，本文引入變壓器參數(shù)均采用網(wǎng)上公布的正泰電氣股份XXX變壓器公司的變壓器數(shù)據(jù)，表1為比較不同型號(hào)的節(jié)能效果，也列入S9型變壓器數(shù)據(jù)。根據(jù)表1所示，我

29、們可以看到，同是11型號(hào)的100 kVA容量的三相卷鐵芯密封變壓器與單相卷鐵芯變壓器除了重量明顯差異外，技術(shù)指標(biāo)差別并不明顯。所以一直認(rèn)為的單相變壓器比三相變壓器變損小、節(jié)能的結(jié)論是沒有依據(jù)的。 線損低2 單相供電方式是否線損低根據(jù)電路原理，同樣的距離輸送同樣的功率P ，功率因數(shù)為1，三相供電方式與單相供電方式的線路損失如下。假設(shè)使用同截面的導(dǎo)線，導(dǎo)線電阻為R。單相變壓器兩線方式供電，輸送功率P 時(shí)，相線、中性線中電流為I ，產(chǎn)生的線路損失為 P 單損 = 2I 2R。三相變壓器三相四線方式供電，輸送功率P時(shí)，線路中相電流為I /3，理想狀態(tài)下中性線無電流，相線 P 相損 =(I /3)2R

30、= I 2R/9。 本方式下線路損失為 P 三損 = 3×(I /3)R = I 2R/3。通過計(jì)算可見，三相供電方式的線路損失是最低的，單相供電的方式比三線制的損耗高6倍。由此可見，單相供電方式在與三相供電方式在降低線路損失方面并無優(yōu)勢(shì)。 編輯本段單相變壓器的經(jīng)濟(jì)意義用料少第一，相同容量的單相變壓器比三相變壓器用鐵減少20%，用銅減少10%。尤其是采用卷鐵芯結(jié)構(gòu)時(shí)，變壓器的空載損耗可下降15%以上，這將使單相變壓器的制造成本和使用成本同時(shí)下降，從而獲得最佳的壽命周期成本。 線路投資低第二，在電網(wǎng)中采用單相供電系統(tǒng)，可節(jié)省導(dǎo)線33%63%，按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算，可節(jié)約導(dǎo)線重量42%，按

31、機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算，可降低導(dǎo)線消耗66%。因此可降低整個(gè)輸電線路的建設(shè)投資。這在我國地域廣闊的農(nóng)村和城鎮(zhèn)的路燈照明及居民生活用電方面是很有意義的。 利于現(xiàn)代化生產(chǎn)第三，單相變壓器由于結(jié)構(gòu)簡單，適合大批量的現(xiàn)代化生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和效益。第四，適于引入新技術(shù)、新材料、新工藝，獲得技術(shù)加分，黨的十六屆五中全會(huì)提出把節(jié)約資源作為基本國策，“十一五”規(guī)劃綱要進(jìn)一步把“十一五”時(shí)期單位GDP能耗降低20%左右作為約束性指標(biāo)。在這個(gè)大背景下，降損附加值高的新產(chǎn)品將大有所為。在線損理論計(jì)算時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，80%的線路損失發(fā)生在20%的主干線上，因此縮短低壓主干線距離，就可以大大減少低壓線損，由于單相變壓器重量輕，可以靈活安裝在電桿上使用，便于深入負(fù)荷中心，就近降壓供電，提高供電質(zhì)量。一般單相變壓器在小范圍內(nèi)供電，發(fā)生故障波及面小，利于提高供電可靠性。同時(shí)，因?yàn)閱蜗嘧儔浩髦亓枯p，安裝維護(hù)方便，使用靈活，可以單相使用，也可以三臺(tái)組成三相變壓器使用。 建設(shè)投資少4 變壓器小容量化的代價(jià)輕負(fù)荷地區(qū)進(jìn)行單相供電制建設(shè)，可減少建設(shè)投資。大負(fù)荷地區(qū)進(jìn)行單相供電制的改造，必須有較大的經(jīng)濟(jì)投入。筆者看到，有的單相變壓器在居民小區(qū)的試點(diǎn)，實(shí)行的是將大變壓器化成多個(gè)小變壓器，臨近負(fù)荷安裝，縮短低壓主干線距離，由于電源點(diǎn)到負(fù)載的距離是一定的，縮短低壓供電距離，必然要延長高壓輸電距離，此種改造需要大量的投資