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第四章 其他常見機電設備
知識點二十七、變壓器的用途和分類
一、變壓器的用途和分類
變壓器是一種能夠改變交流電壓的設備。除了用來變換電壓之外,變壓器還用于變換交流電流、變換阻抗以及改變相位等。
【注意】變壓器不能改變交流電的頻率。
變壓器的分類
按容量分類 | 中小型 | 中型 | 電壓≤35(kV) | 容量:630~6300(kVA) |
小型 | 容量:5~500(kVA) | |||
大型 | 電壓≤110(kV);容量:8000~63000(kVA) | |||
特大型 | 電壓≥220(kV);容量:≥3150(kVA) | |||
按用途分類 | 電力變壓器 | (1)升壓變壓器。 (2)降壓變壓器。 (3)配電變壓器:低壓側(cè)電壓為400V(單相為230V)的變壓器稱為配電變壓器 (4)聯(lián)絡變壓器。用于聯(lián)絡兩變電所系統(tǒng)。 (5)廠用或所用變壓器。 【記憶】生產(chǎn)升降機(電梯)的工廠需要電力變壓器,如有請聯(lián)系,謝謝配合?!?/td> | ||
儀用變壓器 | 作為測量和保護裝置,諸如電流互感器、電壓互感器。 | |||
電爐變壓器 | 輸出電壓低。有煉鋼爐變壓器、電壓爐變壓器、感應爐變壓器?!?/td> | |||
試驗變壓器 | 輸出電壓很高,電流很小。用于電氣設備和絕緣材料的工頻耐壓試驗?!?/td> | |||
整流變壓器 | 一次側(cè)輸入為交流電,二次側(cè)輸出為直流電?!?/td> | |||
調(diào)壓變壓器 | 自藕式、感應式和移圈式?!?/td> | |||
礦用變壓器 | 套管不暴露,也稱為防爆變壓器?!?/td> | |||
其他變壓器 | 包括船用變壓器、中頻變壓器等等。 | |||
按相數(shù)分類 | 單相變壓器 | 用于單相負載或三相變壓器組。 【拓展】三個相同的容量單相變壓器可以組合成為一個三相變壓器。 | ||
三相變壓器 | 用于三相負載。 |
二、變壓器的工作原理
一次繞組:與電源相聯(lián)的繞組,也稱為原繞組或初級繞組,匝數(shù)為N1;
二次繞組:與負載相聯(lián)的繞組,也稱為副繞組或次級繞組,匝數(shù)為N2。
當一次繞組與交流電源接通而二次繞組未接負載時,變壓器處于空載狀態(tài)。這時一次繞組在電源電壓作用下,有交變電流通過,此電流為空載電流。
空載時,一、二次繞組電壓有效值之比存在以下關(guān)系:
【結(jié)論1】一、二次繞組電壓有效值之比等于相應的匝數(shù)之比。
【結(jié)論2】K>1為降壓變壓器;K<1為升壓變壓器。
帶載時,一、二次繞組中電流的有效值與匝數(shù)存在以下的關(guān)系:
【結(jié)論3】變壓器一、二次繞組電流比近似為其匝數(shù)比的倒數(shù)。
三、變壓器的主要額定數(shù)據(jù)
1.額定容量Se.指變壓器在銘牌規(guī)定的額定電壓、額定電流下連續(xù)運行時,能夠輸送的能量。其計算公式為:
Se=UeIe×10-3——單相電力變壓器
——三相電力變壓器
Se——額定容量(視在功率)(kVA)
Ue——電力變壓器二次側(cè)的額定電壓(V)
Ie——電力變壓器二次側(cè)的額定電流(A)
2.額定電壓Ue.指變壓器長時間運行所能承受的工作電壓(銘牌上的Ue值,除非另有規(guī)定,一般指調(diào)壓中間分接頭的額定電壓值),以kV表示。
3.額定電流Ie.指變壓器在額定容量下,允許長期通過的電流。
4.溫升。變壓器繞組或上層油面的溫度與變壓器周圍環(huán)境的溫度之差稱為繞組或上層油面的溫升。在每一臺變壓器的銘牌上都標有溫升的限值。國家標準規(guī)定,當變壓器安裝地點的海拔不超過1000m時,繞組溫升的限值為65℃;上層油面溫升的限值為55℃。
5.額定工作狀態(tài)。是變壓器在額定電壓、額定頻率、額定負載及規(guī)定使用條件下的工作狀態(tài),在銘牌上都有標示。
【提示】變壓器在額定工作狀態(tài)下運行,經(jīng)濟效果好(吃得少干得多)、壽命長;反之,經(jīng)濟效果差、壽命短,甚至會出事故。
四、變壓器的結(jié)構(gòu)
鐵芯 | 鐵芯是變壓器電磁感應的通路,由硅鋼片疊裝而成。采用硅鋼片疊裝可以減少渦流。變壓器的一、二次繞組都繞在鐵芯上?!?/td> |
繞組 | 繞組是變壓器的電路部分,分高、低壓繞組。繞組由絕緣的銅線或鋁線繞成的多層線圈構(gòu)成,套裝在鐵芯上?!?/td> |
油箱 | 它是變壓器的外殼,內(nèi)裝鐵芯、繞組和變壓器油,起一定的散熱作用?!?/td> |
儲油柜 | 儲油柜起著儲油和補油的作用,還能減少油與空氣的接觸面,防止油被過快氧化和受潮。容積一般為油箱的1/10。 |
吸濕器 | 吸收空氣中的水分和雜質(zhì),使油保持良好的電氣性能。(呼吸器) |
散熱器 | 它用來降低變壓器的溫度。為提高變壓器油冷卻效果,可采用風冷、強(迫)油(循環(huán))風冷和強油水冷等措施?!?/td> |
安全氣道 | 當變壓器內(nèi)部有故障、油溫升高、油劇烈分解產(chǎn)生大量氣體使油箱內(nèi)壓力劇增時,會將安全氣道的玻璃沖碎,從而避免油箱爆炸或變形。目前,多采用壓力釋放閥(防爆管)代替安全氣道?!?/td> |
高、低壓絕緣套管(瓷套管) | 它是將變壓器高、低壓引線引至油箱外部的絕緣裝置,也起固定引線的作用?!?/td> |
分接開關(guān) | 雙繞組變壓器的一次繞組、三繞組變壓器的一、二次繞組一般都留有3~5個分接頭位置,通過分接開關(guān)調(diào)整電壓比?!?/td> |
氣體繼電器 | 裝在變壓器油箱和儲油柜的連接管上,是變壓器的主要保護裝置。變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時,能使斷路器掉閘并發(fā)出信號?!?/td> |
附件 | 包括溫度計、凈油器、油位計等?!?/td> |
五、變壓器的標準與現(xiàn)狀
我國中小型電力變壓器的標準分為初期標準、中期標準和近期標準。
根據(jù)性能水平,初期標準為高損耗標準,中期標準為較高損耗標準,近期標準為低損耗標準。
相應的35kV級以下(包括35kV)中小型電力變壓器產(chǎn)品可以分為高損耗、較高損耗、較低損耗和低損耗4大類。
分類 | 標準 | 系列 | 國家規(guī)定 |
高損耗 | 64 | SJ | 全部更換 |
較高損耗 | 73 | S、S1、S2、S5、SL、SL1、SL3 | |
較低損耗 | 86 | S7、SL7 | 淘汰 |
低損耗 | S8、SL8、新老S9 | 今后必須采用新型節(jié)能變壓器。 |
新S9系列的主要優(yōu)點是:消耗材料減少,成本降低,產(chǎn)品性能達到國際標準。目前主要是采用S9型(包括新S9型)和少量非晶合金配電變壓器。
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