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什么是变压器?什么是互感器?你知道吗?

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 一、变压器的基本原理
 
变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的器件,具有变压、 变流、 变阻抗和隔离的作用。 当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时,导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1,它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2,同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1,E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近,从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗,并且变压器本身也有一定的损耗,尽管此时次级没接负载,初级线圈中仍有一定的电流,这个电流我们称为“空载电流”。
 
  如果次级接上负载,次级线圈就产生电流I2,并因此而产生磁通ф2,ф2的方向与ф1相反,起了互相抵消的作用,使铁心中总的磁通量有所减少,从而使初级自感电压E1减少,其结果使I1增大,可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加,ф1也增加,并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通,以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗,可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压,但是不能改变允许负载消耗的功率。  
 
 二、变压器的损耗
 
  当变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁心流动,因为铁心本身也是导体,在垂直于磁力线的平面上就会感应电势,这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流,好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加,并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线,这些铜导线存在着电阻,电流流过时这电阻会消耗一定的功率,这部分损耗往往变成热量而消耗,我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。
 
  由于变压器存在着铁损与铜损,所以它的输出功率永远小于输入功率,为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述,η=输出功率/输入功率。  
 
 三、变压器的材料
 
  要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识,为此这里我就介绍一下这方面的知识。
 
  1、铁心材料:
 
  变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片,高硅片,的钢片中加入硅能降低钢片的导电性,增加电阻率,它可减少涡流,使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片,变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系,硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示,一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000,高硅片为12000-16000,
 
  2、绕制变压器通常用的材料有:
 
  漆包线,沙包线,丝包线,最常用的漆包线。对于导线的要求,是导电性能好,绝缘漆层有足够耐热性能,并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下******用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。
 
  3、绝缘材料
 
  在绕制变压器中,线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离,均要使用绝缘材料,一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作,层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离,绕阻间可用黄腊布作隔离。
 
  4、浸渍材料:
 
  变压器绕制好后,还要过最后一道工序,就是浸渍绝缘漆,它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命,一般情况下,可采用甲酚清漆作为浸渍材料。
 
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。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,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。  
 
四、分类:
 
  按冷却方式分类:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)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(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器。
 
  按电源相数分类:单相变压器、三相变压器、多相变压器。
 
  按用途分类:电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。
 
 五、电源变压器的特性参数:
 
  1、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。
 
  2、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。
 
  3、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。
 
  4、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。
 
  5、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。
 
  6、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。
 
  7、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。
 
  8、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。
 
六、音频变压器和高频变压器特性参数:
 
  1、频率响应
 
  指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。
 
  2、通频带
 
  如果变压器在中间频率的输出电压为U0,当输出电压(输入电压保持不变)下降到0.707U0时的频率范围,称为变压器的通频带B。
 
  3、初、次级阻抗比
 
  变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配,则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。

七、干式变压器的运行:
 
 干式变压器的安全运行和使用寿命,很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘老化,从而影响其使用寿命,是导致干式变压器不能正常工作的主要原因之一,因此对变压器的运行温度监测及其报警控制是十分重要的。
 
 干式变压器应在额定容量下工作,在不影响其寿命的情况下允许在短时间内过负荷运行,对于室内变压器而言,过负荷值不应超过20%。在正常情况下,变压器的负荷应保持在额定容量的85%左右较好。变压器处于过载运行时,一定要注意监测其运行温度:若温度上升达155℃(有报警发出)即应采取减载措施(减去某些次要负荷),以确保干式变压器的绝缘不受影响。
 
八、干式变压器的维护:
 
 因为运行温度直接关系到干式变压器的使用寿命,所以配电运行人员应重点检查维护风机自动控制系统、超温报警、跳闸系统以及温度显示系统。尽管干式变压器防潮较好,但空气中的尘埃会吸附在绝缘表面,使沿面闪络电压降低,尘埃在潮湿的天气里会出现污闪现象。因此,应定期进行除尘并检查有无放电迹象。干式变压器在运行中还要注意检查有无异声、母线连接电缆有无异常情况,发现异常现象及时处理避免发生事故。

九、互感器:
互感器是一特种变压器,其原、副绕组在一、二次回路中的连接线路。电流互感器TA用在各种电压的交流电路中,其原绕组串联于一次电路内,而副绕组与测量仪表或继电器的电流线圈串联。高压电压互感器TV用于电压为1 000v及以上的交流装置中,其原绕组并联于一次电路内,而副绕组与测量仪表或继电器的电压线圈并联连接。
 
十、互感器的作用有以下几方面:
 
 (1)将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值,通常额定二次电压为100W,额定二次电流为5A,使测量仪表和保护装置标准化,以及二次设备的绝缘水平可按低电压设计,从而结构轻巧,价格便宜。
 
 (2)所有二次设备可用低电压、小电流的控制电缆连接,使屏内布线简单、安装方便。同时,便于集中管理,可实现远方控制和测量。
 
 (3)二次回路不受一次回路的限制,可采用Y形、△形或V形接法,因而接线灵活方便。同时,对二次设备进行维护、调换以及调整试验时,不需中断一次系统的运行,仅适当地改变二次接线即可实现。
 
 (4)使二次设备和工作人员与高电压部分隔离,且互感器二次侧均接地,从而保证了设备和人身的安全。
 
 在交流电路中,常用互感器把高电压转换成低电压,大电流转换成小电流,此后再供测量、控制、保护用。这样不但可以加大测量仪表量程,便于仪表标准化,降低控制、保护设备的电压和电流,而且使仪表与设备或高压电路隔开,保证仪表、设备和工作人员的安全。

十一、互感器的用途:
 
1、电压互感器是一种电压变换装置,有电压变换和隔离两重作用,它将高压回路或低压回路的高电压转变为低电压(一般为100V),供给仪表和继电保护装置实现测量、计量、保护等作用。
 
2、电流互感器是一种电流变换装置,有电流变换和隔离两重作用,它将高压回路或低压回路的大电流转变为低压小电流(一般为5a),供给仪表和继电保护装置实现测量、计量、保护等作用。

十二、电流互感器特点:

电流互感器的作用是将电力系统的一次大电流变换成与其成正比的二次小电流,然后输入到测量仪表、继电保护及自动装置中。
 
  1、一次匝数少,二次匝数多
 
  用于电力系统中的电流互感器,其一次绕组通常是一次设备的进、出导线,只有1匝或2匝;其二次匝数却很多。如:变比为1250/1的电流互感器,其一次为1匝,二次匝数有1250匝。
 
  2、铁芯中工作磁密很低,系统故障时磁密大
 
  正常运行时,电流互感器铁芯中工作磁密很低,其一次与二次保持安匝平衡。当系统故障时,由于故障电流很大,二次电压很高,励磁电流增大,铁芯中磁密急剧升高,甚至使铁芯饱和。
 
  3、高内阻,电流源
 
  正常工况下,铁芯中的磁密很低,励磁阻抗很大,而二次匝数很多。从二次侧看进去,其阻抗很大。负载阻抗与电流互感器的内阻相比,可以忽略不计,故负载阻抗的变化对二次电流的影响不大,可称之为电流源。
 
  4、需要二次负载小(相对电压互感器)
 
  电流互感器的二次负责如果很大,运行时其二次电压很高,励磁电流必然增大,从而使电流变换的误差增大。特别是在系统故障时,电流互感器一次电流可能达额定电流的数十倍,致使铁芯饱和,电流变换误差很大,不满足继电保护的要求,甚至使保护误动。
 
  5、二次回路不得开路
 
  电流互感器的二次回路不得开路。如果在运行中二次回路开路,二次电流消失,去磁作用也随之消失,铁芯中的磁密很高;又由于二次匝数特多,二次电压会很高,有时可达数千伏,危及二次设备及人身安全。瑞起电力,一站式服务用户。长沙瑞起机电设备公司生产变压器互感器电力绝缘子瓷绝缘子玻璃绝缘子复合绝缘子线路绝缘子悬式绝缘子针式绝缘子盘式绝缘子拉紧式绝缘子避雷器隔离开关跌落式熔断器电缆电力金具,欢迎垂询。网址:www.hncmec.com, QQ:179934537。

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