變壓器設(shè)計(jì)原則淺述

馬會(huì)娟

摘要：在生活中和建筑造業(yè)里，變壓器的應(yīng)用越來越廣泛，也更加人性化。但是其安全性也是大家所關(guān)注的問題，本文就變壓器的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行淺述。

關(guān)鍵詞：變壓器；設(shè)計(jì)原則；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.變壓器

變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理把電壓的交流電能轉(zhuǎn)變成同頻率的另一種電壓的交流電能。

1.1變壓器的分類

變壓器設(shè)備按照用途來區(qū)分的話，可以是電力的變壓器，其作用于升高電壓、降低電壓、配送電源等等；特種變壓器，多用于冶金設(shè)備等特殊場(chǎng)合；或者是儀用的互感器，其作用也是在調(diào)節(jié)電壓上面；實(shí)驗(yàn)用的變壓器，其作用在利用電壓成等級(jí)高的電壓，也有就是調(diào)節(jié)電壓強(qiáng)度。

1.2電壓器的輸送功能

發(fā)電機(jī)的容量往往遠(yuǎn)小于變壓器的容量。輸電過程中，通常將電壓升高，通過高壓輸電線傳送到遠(yuǎn)方的城市，通過降壓變壓器來將電壓調(diào)節(jié)到10KV，再通過輸送器將變壓好的電壓傳送到用戶。

1.3單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)

鐵心和繞組是變壓器的主要結(jié)構(gòu)之一。

1.4變壓器的其它裝置

變壓器的主要組成部分有：變壓器油、器身、油箱、散熱裝置、開關(guān)、絕緣保護(hù)等等。

2.變壓器的運(yùn)行原理

2.1變壓器的空載運(yùn)行

2.1.1空載運(yùn)行時(shí)的磁通、感應(yīng)電勢(shì)

變壓器的空載運(yùn)行是指變壓器的一次繞組接入電源，二次繞組開路的工作狀態(tài)。

2.1.2電壓平衡方程式

電壓的額定值 1NI，2NI，1NU，2NU，NS，F(xiàn)N。

1NU：在一次繞組端子間電壓保證值

2NU：空載時(shí)，一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)測(cè)量得到的電壓

在一個(gè)電路里面，如果你選擇了一個(gè)方向作為固定參考值的話，那么電源的電壓應(yīng)該是一個(gè)正數(shù)的數(shù)值，在這個(gè)電路上的一個(gè)電壓是這個(gè)電壓總的相反的數(shù)值，所以電壓方向與電流方向其實(shí)是相反的。

空載電流：當(dāng)設(shè)備在空載的時(shí)候需要載入的電流我們稱之為空載的電流，而這個(gè)電流的主要目的是建立主要的磁場(chǎng)流通，還有一個(gè)就是提供空載的損耗。

2.1.3負(fù)載運(yùn)行

變壓器次級(jí)繞組帶上用電的東西，就叫負(fù)載運(yùn)行。

2.2變壓器的折算法

變壓裝置的兩邊是沒有直接的電路關(guān)系的，有的也只是磁場(chǎng)的聯(lián)系，所以如果一邊的磁場(chǎng)沒有變化的話，另一邊的物理變化也是不變的，這樣以來就為變壓設(shè)備的折算提供了相對(duì)來說比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。其定義就是，在保持一邊磁場(chǎng)不變的然后假設(shè)其他的電流改變的電壓的計(jì)算方法，稱之為折算法。

2.3變壓器的運(yùn)行特性

變壓器的運(yùn)行特性主要是有外特性及其效率。外特性：就是當(dāng)原本繞在組線的電壓和功率的參考數(shù)值不發(fā)生改變，兩端的電壓隨著負(fù)載的電流變化的規(guī)律。效率：就是當(dāng)原本繞在組線的電壓和功率的參考數(shù)值不發(fā)生改變時(shí)，負(fù)載功率也不要發(fā)生改變，這個(gè)時(shí)候變壓裝置隨著電流變化的規(guī)律。

3.變壓器的設(shè)計(jì)原則

3.1絕緣性

在變壓器的設(shè)計(jì)原則里，首要的設(shè)計(jì)原則是絕緣，因?yàn)樽儔浩魇菍?dǎo)體，如果不做好絕緣層的話，帶來的后果是無可估量的。

主絕緣 相---地

內(nèi)絕緣 相---相

縱絕緣：匝間絕緣

外絕緣：空氣介質(zhì)，如套管間絕緣

薄絕緣：指繞組首段匝間絕緣低于下表厚度的匝絕緣。

3.2繞組材料

3.2.1高強(qiáng)度縮醛漆包圓銅線

表示方法：縮醛漆包圓銅線 標(biāo)稱直徑 QQ—2

3.2.2紙包圓銅線

表示方法：紙包圓銅線 Z—導(dǎo)線兩邊絕緣厚度 標(biāo)稱直徑

絕緣厚度：0.30，0.45，0.80，1.20，1.80，4.25等

3.2.3紙包銅扁線

表示方法：紙包銅扁線 ZB—絕緣兩邊厚度 裸線厚×裸線寬

ZAB—絕緣兩邊厚度 裸線厚×裸線寬

其中：ZB表示電纜紙或電話紙，ZAB表示高密度電纜紙（500kV）。

絕緣厚度：0.45，0.60，0.95，1.35，1.60，1.95，2.45，2.95等。

3.3組合導(dǎo)線

組合導(dǎo)線根數(shù)與單根裸線厚度的關(guān)系：當(dāng)組合導(dǎo)線的根數(shù)為2的時(shí)候，相對(duì)應(yīng)的單根線厚度要為2.5；當(dāng)組合導(dǎo)線根數(shù)為3的時(shí)候，相對(duì)應(yīng)的單根線的厚度要2.0；當(dāng)組合導(dǎo)線的根數(shù)為3的時(shí)候，相對(duì)應(yīng)的單根線的厚度為1.6。

3.4換位導(dǎo)線

3.4.1表示方法：換位導(dǎo)線 HQQ—絕緣厚度 a×b×n

自粘換位導(dǎo)線 HQQN—絕緣厚度 a×b×n

3.4.2尺寸計(jì)算：

徑向尺寸 = （a + ka）（n + 1）/2 + δt

軸向尺寸 = 2（b + kb）+ δt + c

3.5阻抗與負(fù)載損耗計(jì)算系數(shù)

空載損耗：當(dāng)變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時(shí)，所消耗的有功功率稱空載損耗。算法如下：

空載損耗=空載損耗工藝系數(shù)×單位損耗×鐵心重量

負(fù)載損耗：當(dāng)變壓器二次繞組短路（穩(wěn)態(tài)），一次繞組流通額定電流時(shí)所消耗的有功功率稱為負(fù)載損耗。算法如下：

負(fù)載損耗=最大的一對(duì)繞組的電阻損耗+附加損耗

附加損耗=繞組渦流損耗+并繞導(dǎo)線的環(huán)流損耗+雜散損耗+引線損耗

u=4.44*f*B*At，V

其中：B—鐵心中的磁密，T

At—鐵心有效截面積，平方米

可以轉(zhuǎn)化為變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算常用的公式：

當(dāng)f=50Hz時(shí)：u=B*At/450*10^5，V

當(dāng)f=60Hz時(shí)：u=B*At/375*10^5，V

4.結(jié)束語

變壓器的普遍性和實(shí)用性，讓它迅速地發(fā)展并走進(jìn)人們的生活，但是對(duì)此衍生的安全性和穩(wěn)定性能也是不可忽視的問題，所以在變壓器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)上一定要嚴(yán)格把關(guān)，安全控制，讓變壓器的使用更加廣泛，發(fā)揮的作用更加大。

參考文獻(xiàn)：

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