1·变压器→的工作原理
在一次绕组上外施一变流电压U1便有I0流入,因而在铁心中激励一交流磁通φ,磁通φ同时也与「二次绕组匝链。由于磁通φ的交变作用在二次绕♂组中便感应出电势ez。根据电磁感应定律可卐知,绕组的感应电势正比于安的匝数。因此只要改变二次绕组的匝←数※,便能改变电势ez 的数值,如果二项绕组接上用电设备,二次绕组便有电压输出,这就是变压器的工作原︾理。
假设初次、次级绕组的匝数分别为W1,W2,当变压器的初级接到频率为f,电压为V1的正弦变流电源时,根据电磁感应原理@,铁心中的交变磁通φ将分别在一、二次绕组中感¤应出电势。一次绕组感∞应电势为:e1 - W1*dφ/dt 式中的dφ/dt为磁通的变化々率,负号表示磁通增大时,电势e1的实际方向与电势的正方向相反。如果不计漏阻抗,根据回路电势平衡规律可得:
U1=- E1 其数值V1=E1=4.44 *f * W1*φm (1)
在二次侧同◥理可以得出:
U2= E2= 4.44* f* W2*φm
(2) 由(1),(2)式之比得
U1/U2 = E1/E2 = W1/W2 = K
式中K就是变压器◆的变比,或称匝数︽比,设计时选择适当的变比就可以实现把一次侧电压变到需要的二次电压。
电力系※统普遍采用三相制供电。因而实际应用得最广的是三相变压器,三相变压器在三相负载平衡时的运行情况基本上与单相变压器相同。
2、变压器的主要参◣数:
<一>额定电压
变压器的一个作用就是改变电压,因此←额定电压是重要数据之一。额定电卐压是指在多相变压器的线路端子间或单相变压器的端子间指定施加的电【压,或当空载时产生的电压,即在空载时当某一绕组施加额定电压时,则变压器所有其它绕组同时㊣ 都产生电压。
变压器的额定电压应与此连№接的输变线路电压相符合。我国输变电线路电压等级(kV)为0.38、3、6、10、15(20)、35、63、110、220、330、500、750 输变电线路电压↑等级就是线路中断的电压值。因此,连接线路终端变压器一侧的额定电压与上列△数值相同。线路始端(电源端)电压考虑了线路的压降将此等级电压高,35kV以下〖电压等级的始端电压比电压等级要高50%。而35kV及以上的要高10%。因此,变压器的额定电压也相应提高,线路始端电压值(kV)0.4、3.15、6.3、10.5、15.75、38.5、69、121、242、363、550 由此可知高压额』定电压等于始端电压的变压器为升压变压器,等于线路终端电压(电压等级)的变∑ 压器为降压变压器。
变ζ 压器产品系列是以高压的电压等级而分的,现在电力变★压器的系列分为10kV及以下系列,35kV系列,63kV系列,110kV系列和220kV系列等。额定电压『是指线电压,且均以有效值表示。
<二> 额定容量:
变压器的主要作用是传输电能,因此,额定容量是它的主要参数∴。额定容量是一个表现功率的惯用值,它是表征Ψ 传输电能的大小,以kVA或MVA表示,当对变压器施加额定电压时,根据它来确定在规定条件ㄨ下不超过温升限值的额▓定电流。
双绕组变压器的额定容√量即为绕组的额定容量,(由〓于变压器的效率很高,通常一,二次↓侧的额定容量设计成相等)
多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定。其额定容量为※量大的绕组额定容量;当变压器容量由冷却方式而变更时,则额定容量是指量大的容量。
我国现在变压器的额定容量等级是按≈1.26的倍数■增加的,如容量有100、125、160、200……kVA等,只有30 kVA和63000 kVA以外的容量等级与优先数系有所不同。
1967年以前变压⊙器的额定容量等级是按R8=8≈1.33倍数增加的R8容量系列。
对于单相变压器【SN =IIN^2 * U1N*(10)^-3 = U2N * I2N*10^-3(kVA)
对于三相变压器SN= *U1N *I1N * 10^-3=√3 *U2N *I2N *10^-3(kVA)
变压器的容量大小与电压等级也是密切相关的①。电压低,容量大〒时电流大,损耗增大;电压高,容量小时绝缘比例过大,变压器尺寸相对增大,因此,电压低的容量必◤小。电压高的容量必大。
<三>额定电流
变压器的额定电流是由绕组的额@ 定容量除以该绕组的额定电压及相】应的系数(单相为1,三相为),而并得的电流经绕组线端的电流。
因此变压器的额定电流就是各绕组的额定电流,是指线电流,也以有效值表示(要注意组成三相的单相变压◆器)
<四>额定频率
额定频率是指对变压器所设计的运行频率,我国标准规定频率为50HZ。
<五>空载电︾流和空载损耗
空载电流是指当向︻变压器的一个绕组(一般是一次侧绕组)施加额定频率的额定电压时,其它□ 绕组开路,流经该绕组线路端子的电流,称为空载电流I。其较々小的有功分量Ioa用以补偿铁▲心的损耗,其较大的无功◆量Ior用于励磁以平衡铁心的磁压降。
空载电流Io=
通常Io以额定电流的百分数表●示:Io%=(Io/IN) *100= 0.1~3%
空载电流的有功分█量Ioa是损耗电流,所汲取的有功功率称空载损耗Po,即指当以额定频率的额定电压施加于一个绕组的端子上,其余各绕组开路时所汲取的有功功率。忽略空载运行状态下的施电ㄨ线绕组的电阻损耗时又称铁损。因此,空载损耗主要决『定于铁心材质的单位损耗。
<六>阻抗电压和负载损耗
双绕组变压器当一个绕组短接(一般为←二次侧)另一绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗〇电压Uz,多绕组变压器则有任意一对绕☉组组合的Uz。通常阻【抗电压以额定电压百分比表示
Uz%=(Uz/UN)*100%(且应折算到参考温度)
一个绕组短接(一般为二次)。另一绕组流通额定电流时所汲取的有功功率称为负载损耗PR.
负载损耗=最大一对绕组的电阻损耗+附加损耗
附加损耗包括绕组温度损耗,并绕导线的环流损耗,结构损耗︼和引线损耗,其中电阻损耗也称为铜耗,负载损耗也要折算到参考温度。
<七>温升和冷却方式
温升,变压器温升,对于♀空气冷却变压器是指测量部分的温度与冷却空气温度之差;对于水冷却变ω压器是指测量部分的温度与冷却器入口处的水温之差(一般按运行在海拔高度1000m及以下)
油浸式变压器线圈和顶层油温升限值是这样得来的,因为A级绝缘在98℃产生的绝缘损坏为正♀常损坏,而保证变压器正常寿命的年平均气温是20℃,线圈□ 最热点与其平均温度之差为13K,所以线圈温升限值为98-20-13=65K。
油正常运行的最高温度为95℃,最高气温为40℃,所以顶层油温升限值为95-40=55K.