什么是變壓器-變壓器的原理和應用
在交流電路中增加或降低電壓的裝置稱為變壓器。變壓器是一種基于互感概念的交流電壓轉換器。它可以將任意電壓值轉換成我們需要的相同頻率的電壓值，以滿足電能傳輸、分配和使用的要求。例如，發電廠的電力具有較低的電壓水平，必須先升壓，然后才能傳輸到遠程用電地點。為了提供電力設備和日常用電，必須將用電區域降低到合適的電壓水平。設備。
初級線圈、次級線圈和鐵芯是結構元件。當交流電流通過初級線圈時，鐵芯中會形成交變磁通量，使次級線圈感應出電壓。它由線圈和鐵芯組成。線圈上有兩個或多個繞組。初級繞組連接到電源，而次級繞組由其余繞組組成。
一、變壓器的主要部件：
1．鐵心：
電力變壓器最基本的部件之一是鐵芯。這是一個帶有“磁性”路線的扭曲骨架。變壓器的初級和次級繞組繞在鐵芯上。鐵芯是鐵芯中被繞組包覆的部分。鐵軛是一個柱子，用于連接鐵芯和柱子，無需繞組，形成閉合磁路。由于變壓器鐵芯中的磁路是交變的，因此會出現磁滯和渦流損耗。變壓器鐵芯一般采用厚度為0.3-0.5mm的硅鋼片制成，表面涂有0.01-0.13mm厚的絕緣漆，干燥后按規定層壓，以盡量減少這些損耗。
2．高低壓繞組：
變壓器的繞組是最基本的部件之一。它與鐵芯耦合構成電源變壓器的主體。產生磁場和傳輸電能的是變壓器的電路部分，也是變壓器“電”的通道。
高低壓繞組根據排列位置的不同可分為同心式和重疊式兩種。
1）．同心繞組：主、副繞組繞成不同直徑的圓柱形線圈，安裝在鐵芯柱上。高低壓繞組采用絕緣材料隔開。低壓繞組通常放在里面，以便于取出高壓繞組。外部套有高壓繞組。對于輸出電流較大的大容量電力變壓器，低壓繞組引出工序復雜，且低壓繞組經常位于高壓繞組外。
2）．重疊繞組：高壓繞組和低壓繞組又稱交錯繞組，交替堆疊在同一鐵芯柱上，間隙較大，絕緣復雜，捆綁勞動量大。優點是機械性能更好，引線排列和焊接更容易，漏抗低。低壓、大電流變壓器常用這種材料（如電爐變壓器、焊接變壓器等）．。
3．輕按開關：
調壓開關又稱分接開關，是一種改變變壓器高壓繞組分接位置的裝置。改變分接開關的位置可以修改電壓比，并通過增加或減少初級繞組上的自旋數來調整輸出電壓。電壓調節有兩種類型：有載和空載。
1）．空載調壓：當變壓器的初級和次級繞組都從網絡中移除時，這種改變初級和次級繞組的匝數以執行逐步電壓控制的方法稱為無勵磁電壓調節。小容量變壓器的分接開關通常有三個位置。額定電壓與位置Ⅱ相似。當系統電壓過高時將分接開關置于位置 I，當系統電壓過低時將分接開關置于位置 III。“高調高調，低調調低”，換一種說法。
2）．有載電壓調節：在負載電流下，改變主、副繞組的抽頭，改變匝數，在變壓器帶負載運行時分階段調節電壓。在有載分接開關的分接變換過程中，可以利用電抗和電阻過渡來控制循環電流。
4．氣體繼電器：
又稱布赫茲繼電器，位于油箱與油枕之間的連接管中間，作為變壓器內部缺陷的保護裝置。通過將氣體繼電器連接到控制電路來創建氣體保護裝置。輕氣信號接在氣體繼電器上觸點，下觸點接外電路，產生重氣保護電路。斷路器因重氣動作而跳閘，并發出重氣動作信號。
所有容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，以及容量為400KVA及以上的廠用變壓器，依法必須配備氣體繼電器。
5．防爆管：
它也被稱為安全氣道，因為它是一種保護機構，用于防止變壓器內部發生故障時變壓器變形。它安裝在變壓器的大蓋子上。噴嘴由薄膜玻璃板制成，通過喇叭形管與大氣相通。或已密封的酚醛紙板。
6．油枕：
它是一種在變壓器運行時補充和儲存油的機構。它位于油箱斜上方，通過油管與油箱相連。油箱內可隨時注滿絕緣油，以限制油與空氣的接觸面，防止變壓器油體積隨油溫而膨脹和收縮時油過快氧化變潮。油墊通常是變壓器油箱尺寸的十分之一。油枕一側附有油位指示器（油位計管）．，用于監測油位變化，油枕上半部有注油孔和排氣瓣。
7．呼吸器：
它也被稱為吸濕劑。油枕通過呼吸器與環境相通，以防止濕氣進入油枕。呼吸器內含硅膠，硅膠內部的干燥劑吸收空氣中的水分和污染物，使變壓器中的絕緣油保持良好的性能。呼吸器的硅膠通常是變色硅膠，干燥時呈淡藍色，受潮后逐漸變為淡紅色。現在可以將硅膠取出并在 120-160°C 的高溫下干燥。等干了變藍，就可以繼續使用了。
8．冷卻裝置：
散熱器和冷卻器是油浸式電力變壓器冷卻系統的一部分。油循環較弱的稱為散熱器，而油循環強的稱為冷卻器。
散熱器管或散熱片安裝在變壓器油箱周圍以形成散熱器。變壓器運行時，上下油層的溫差使油流經散熱器，使變壓器鐵芯周圍的高溫油經散熱器冷卻后，再返回變壓器。它降低了油箱內變壓器的工作溫度。
9．溫度計：
這是一個跟蹤變壓器工作溫度的儀表。在大多數情況下，溫度測量點位于油的頂層。水銀溫度計、氣壓溫度計和電阻溫度計都是常用的。
1000KVA以下的油浸式變壓器只能安裝水銀溫度計；1000KVA及以上油浸式變壓器，必須安裝有報警信號的溫度計和兩臺強制油循環冷卻的變壓器；對于8000KVA及以上的油浸式變壓器，必須安裝一個帶報警信號的溫度計和兩臺強制油循環冷卻的變壓器。遠距離測溫必須安裝兩個測溫元件，即電阻溫度計和強制油循環冷卻變壓器。
10．高低壓絕緣套管：
瓷絕緣套管是變壓器箱外的主要絕緣裝置，大多數變壓器都采用瓷絕緣套管。干式變壓器的絕緣套管由樹脂制成。變壓器通過高低壓絕緣套管將其高低壓繞組從油箱引至外部。變壓器繞組通過高低壓絕緣套管與大地（外殼和鐵芯）．絕緣，同時也起到保護引線和外部接線的作用。基本要素。
二、變壓器的種類：
按電源相數分：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。
按防潮方式分，有開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。
按用途分：電源變壓器、調壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、脈沖變壓器、高頻變壓器。
1．變壓器的作用：電壓越低，電流越大，導線橫截面越大，電力變壓器長距離輸電時，如功率恒定時，線路敷設成本就越高；如果通過升壓變壓器提高電壓，則可以降低線路鋪設成本。如果電流減小，成本也會降低。高壓傳輸到用戶中心后，需要一個降壓變壓器將高壓轉換成多種不同的電壓供用戶使用。因此，變壓器是電氣設備的關鍵部件。
2．變壓器是干什么用的：變壓器一般分為兩大類：電力變壓器和特種變壓器。
三、電力變壓器的使用：
在電力系統的初級電路中用于傳輸、分配和供電的變壓器稱為電力變壓器。
1．增加電壓：
由于發電機的輸出電壓受其絕緣等級的限制，一般為6.3kV、10.5kV，最高不超過20kV。由于采用如此低的電壓進行長距離傳輸時電流很大，因此消耗在傳輸線電阻上的電能會很大。為了在不增加導線截面的情況下降低輸電線路上的輸電電流和能量損失，采用升壓變壓器將發電機端電壓提高到幾十萬或幾百萬伏。這允許遠程傳輸電能。
2．降低電壓：
輸電線路將數十萬或數百萬伏的高壓電能輸送到負載區域后，降壓變壓器必須將高壓轉換為適合電氣設備使用的低壓。供電系統中需要大量的降壓變壓器，將輸電線路承載的高壓轉換成不同等級的電壓，以滿足不同負載的需要。
3．連接傳輸線：
將許多發電站整合成一個電力系統時，除了輸電線路等設備外，還需要變壓器連接多條電壓不等的線路組成一個系統。
四、專用變壓器的用途：
特殊變壓器是用于特殊電源、控制系統和電信設備的變壓器，具有特定的功能、性能和結構。
1．工礦企業使用的整流變壓器、電爐變壓器、中頻變壓器。
2．檢測高壓大電流用的電壓互感器和電流互感器。
3．試驗中使用的試驗變壓器和調壓變壓器。
4．用于自動控制系統和自動化裝置的控制變壓器、脈沖變壓器、音頻變壓器等。
五、變壓器是如何工作的：
兩根電線組成一個簡單的單相變壓器。當特定數量的電流（例如交流電或脈沖直流電）．通過其中一個導體時，會產生波動的磁場。根據電磁互感理論，第二導體在磁場變化時會產生電位差。當第二導體連接到閉合電路時，閉合電路產生電流。然后發出電力。由于線圈產生的磁場遠大于直導線產生的磁場，因此普通變壓器中的相關導體是導線（通常是銅）．來形成線圈。變壓器，一般來說，是一種轉換交流電壓、交流電流和阻抗的設備。當通過初級線圈提供交流電時，在鐵芯（或磁芯）．中形成交變磁通量，從而在次級線圈中感應出電壓（或電流）．。初級和次級線圈的電壓VS、VP與兩個繞組的匝數NS、NP成正比關系。
變壓器兩側的電流或電壓比由電路線圈兩側的匝數決定。匝數較多的電壓較高，但電流較低，反之亦然。當考慮漏電時，變壓器兩側的電壓比等于兩側線圈匝數的比值，這意味著電壓與匝數成正比。
結果，初級和次級線圈的匝數比可以減少或增加，從而導致電壓的增加或減少。變壓器因其性質而成為電壓轉換的關鍵設備。此外，忽略泄漏的影響，變壓器不會是放大器，因為它遵循這兩個定律。如果變壓器兩側的電壓不同，流過變壓器兩側的電流就會不同，兩者的差值成反比。如果變壓器的一側電流低于另一側，則電流較低的一側將具有較高的電壓，反之亦然。但是，變壓器兩側消耗的功率應該相等（即一側的電壓和電流的兩個值應該相乘）．。
六、如何使用變壓器：
1．在使用變壓器前，請仔細閱讀變壓器的使用說明書以及隨附的控制箱（套）．使用說明書。連接電纜應按手冊指示連接，接地線應牢固接地。
2．干式變壓器控制箱（套）．的交流220V和380V電源經穩壓器輸出至變壓器低壓側輸入端。變比后，輸出連續可調至額定電壓。
3．為避免損壞設備或試驗產品，應考慮干式試驗變壓器的安全性和高壓試驗的嚴密性。
4．做直流耐壓或漏電流測試時，先在高壓測試變壓器的高壓輸出端旋轉高壓硅堆和微安表，然后逐步升高電壓進行直流測試。
七、變壓器使用注意事項：
耐壓試驗時，由于電氣距離的不同，會產生三種聲音： 空氣電離的聲音是“噼啪噼啪”的聲音。氣流的聲音是“zi，zi”。“啪”：絕緣（或空氣）．被擊穿的聲音響亮而清脆，伴隨著火花。排氣通常分為三個部分。電離是初始階段。電場足夠大時會進入流光階段，空氣會在巨點處被分解。從理論上講，如果它聽起來完全像煮熟的豆子的“咔嚓”聲，并且可以持續一分鐘而不分解，則符合國家標準。如果有“滋滋”的聲音，但一分鐘不壞，符合國家規范，但流式變壓器長期運行的風險更高。產生高壓噪聲的主要原因是主風道（高壓線圈和低壓線圈）．的空氣距離不足。D小，E大，空氣在標準氣壓和濕度下承受0.7KV/mm的場強，E=U/DE電場，U電壓，D電極間距離。當電場大于該值時，分子很容易電離。但是，如果不分解，空氣將不會導電。對了，在估算變壓器主氣道絕緣的同時，不要只看空氣；高低壓線圈也有內外層絕緣，應考慮復合絕緣。產生高壓噪聲的主要原因是主風道（高壓線圈和低壓線圈）．的空氣距離不足。D小，E大，空氣在標準氣壓和濕度下承受0.7KV/mm的場強，E=U/DE電場，U電壓，D電極間距離。當電場大于該值時，分子很容易電離。但是，如果不分解，空氣將不會導電。對了，在估算變壓器主氣道絕緣的同時，不要只看空氣；高低壓線圈也有內外層絕緣，應考慮復合絕緣。產生高壓噪聲的主要原因是主風道（高壓線圈和低壓線圈）．的空氣距離不足。D小，E大，空氣在標準氣壓和濕度下承受0.7KV/mm的場強，E=U/DE電場，U電壓，D電極間距離。當電場大于該值時，分子很容易電離。但是，如果不分解，空氣將不會導電。對了，在估算變壓器主氣道絕緣的同時，不要只看空氣；高低壓線圈也有內外層絕緣，應考慮復合絕緣。s 空氣距離不足（高壓線圈和低壓線圈）．。D小，E大，空氣在標準氣壓和濕度下承受0.7KV/mm的場強，E=U/DE電場，U電壓，D電極間距離。當電場大于該值時，分子很容易電離。但是，如果不分解，空氣將不會導電。對了，在估算變壓器主氣道絕緣的同時，不要只看空氣；高低壓線圈也有內外層絕緣，應考慮復合絕緣。s 空氣距離不足（高壓線圈和低壓線圈）．。D小，E大，空氣在標準氣壓和濕度下承受0.7KV/mm的場強，E=U/DE電場，U電壓，D電極間距離。當電場大于該值時，分子很容易電離。但是，如果不分解，空氣將不會導電。對了，在估算變壓器主氣道絕緣的同時，不要只看空氣；高低壓線圈也有內外層絕緣，應考慮復合絕緣。D電極之間的距離。當電場大于這個值時，分子很容易電離。但是，如果不分解，空氣將不會導電。對了，在估算變壓器主氣道絕緣的同時，不要只看空氣；高低壓線圈也有內外層絕緣，應考慮復合絕緣。D電極之間的距離。當電場大于這個值時，分子很容易電離。但是，如果不分解，空氣將不會導電。對了，在估算變壓器主氣道絕緣的同時，不要只看空氣；高低壓線圈也有內外層絕緣，應考慮復合絕緣。
八、變壓器主要參數：
1．額定容量SN：
分接開關位于主抽頭時，變壓器的額定容量是指變壓器在銘牌上規定的額定工作狀態（額定電壓、額定頻率、額定使用環境）．下的視在功率。單位為千伏安。
2．額定電壓UN1和UN2：
一次側額定電壓UN1為電網額定電壓，二次側額定電壓UN2為一次側加額定電壓時二次側記錄的空載電壓值。線電壓由三相變壓器的初級和次級額定電壓表示。在空載條件下，額定電壓比是原邊額定電壓與副邊額定電壓的比值。
3．額定電流IN1和IN2：
在規定的電壓和額定環境溫度下，允許初級和次級繞組長期通過的線路電流稱為變壓器初級和次級額定電流。
4．阻抗電壓：
短路電壓是阻抗電壓的別稱。即變壓器次級繞組短路，初級繞組電壓逐漸升高。當短路電流等于額定電流時，施加在一次側的電壓等于額定電流。兩臺變壓器并聯運行的標準之一是相同的阻抗電壓。計算短路電流和確定繼電保護特性都是基于短路電壓值的大小。
5、空載電流I0：
當變壓器二次側開路并向一次側提供額定電壓時，空載電流流過一次繞組。空載電流的大小由變壓器的容量、磁路的結構和硅鋼片的質量決定。配電變壓器的空載電流通常為初級額定電流的 3% 至 8%。
6.空載損耗P0：
變壓器第二次分閘并施加一次額定電壓時，是指變壓器損失的功率。包括勵磁和渦流損耗。變壓器的大小由制造工藝和外加電壓決定，與負載大小無關。
7.短路損耗Pk：
當變壓器二次側短路，主繞組通過額定電流時，這就是變壓器所吸收的功率。它可以顯示變壓器財務業績的優缺點。
8、溫升：
根據國家規定，變壓器上油面溫升不得超過55℃。變壓器上油面溫度不應超過85℃，以防止變壓器油快速老化和損壞。
9.連接組：
變壓器的接線組是表示變壓器兩側繞組的接線方式及相應線電壓相位關系的標志。
1）．連接組的名稱：連接組標簽有兩部分：字母和數字。
（1）．從左到右，前面的字母表示初級和次級繞組的連接方式，大寫字母表示初級繞組，小寫字母表示次級繞組的連接方式。D 或 d 為三角形連接，而 Y 或 y 為星形連接。沒有中性線的符號，字母 n 放在字母 Y 后有中性線，因為 Y 連接有中性線和無中性線兩種。
（2）．次級繞組線電壓對初級繞組線電壓的相位位移用以下值表示，可以是0到11之間的整數。將該值乘以30°得到次級繞組線。電壓滯后于初級繞組線電壓相位變化的角度數。0 表示初級和次級繞組的線電壓同相。初級繞組線電壓相量用作分針，置于時鐘12點鐘位置，次級繞組線電壓相量用作時針，固定在時鐘的 6 點鐘位置。數字表示有多少變壓器繞組組。
2）．標準連接組：國家標準規定單相雙繞組電力變壓器只有一個接線組；三相雙繞組電力變壓器只有Y、yn0、Y、d11、YN、d11、YN、y0和Y、y0五個標準接線組，以盡量減少制造和使用上的混亂。高低壓繞組均為星形接法時，接線組號為0；11 高壓繞組為星形接法，低壓繞組為三角形接法時。
九、變壓器故障類型：
變壓器的故障根據故障點的位置分為兩類：油箱內故障和油箱外故障。
1．油箱內部故障：各側相間短路、大電流系統側單相接地短路、同相繞組間柵極間短路是最常見的內部問題變壓器油箱。
2．油箱外故障：絕緣套管故障及變壓器組引出端引線短。大電流側接地故障和低壓側接地故障，以及兩相和三相短路故障。
十、變壓器運行過程中應做哪些試驗：
1．溫度測試：無論變壓器是否正常運行，變壓器的溫度都是至關重要的。根據標準，最高油溫不得超過85攝氏度（即溫升為55攝氏度）．。變壓器通常配備有溫度測量設備。
2．負荷測量：評估變壓器真正能承受的供電能力，對于優化變壓器的利用率，減少運行過程中的電能損失至關重要。測量通常在每個季節的用電高峰期進行，并使用鉗形電流表進行。電流值應為變壓器額定電流的 70-80%。如果超過，則表示系統過載，需要立即糾正。
3．電壓測量：根據標準，電壓變化范圍必須在額定電壓的 5% 以內。如果電壓超過此范圍，應使用抽頭將其恢復到規定范圍內。電壓表通常用于測量次級線圈的端電壓和終端用戶的端電壓。
4．絕緣電阻的測量：必須對絕緣電阻進行評估，以防止絕緣老化和事故，并使變壓器始終保持正常運行。進行測量時，請嘗試關閉變壓器。用振動器測量變壓器的絕緣電阻。測得的電阻必須至少為先前測量值的 70%。選擇振動器時，低壓線圈可以為 500 伏。
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