变压器的基础知识.docx

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等。电压器有很多种类，按相数可以分成单相变压器和三相变压器；按冷却方式分干式变压器和油浸式变压器。

什么是变压器
变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器，是电能传递或作为信号传输的重要元件。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。 
电力变压器在向远距离输电时，如输送电功率一定时，电压越低，电流就越大，导线的截面就越大，线路铺设费用也越高；若用升压变压器把电压提高，则线路中电流便可减少，费用也随之减低。高电压输送到用户中心后还需用降压变压器把高电压降低到各种不同的电压，以供用户使用。因此，变压器是一种非常重要的电气设备。

变压器的原理
一个简单的单相变压器由两块导电体组成。当其中一块导电体有一些不定量的电流(如交流电或脉冲式的直流电)通过，便会产生变动的磁场。根据电磁的互感原理，这变动的磁场会使第二块导电体产生电势差。假如第二块导电体是一条闭合电路的一部份，那么该闭合电路便会产生电流。电力于是得以传送。
在通用的变压器中，有关的导电体是由(多数为铜质的)电线组成线圈，因为线圈所产生的磁场要比一条笔直的电线大得多。其原理是变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件，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）。初级线圈、次级线圈的电压VS，VP和两者的绕线的匝数NS，NP之间有正比的关系。 
至于变压器两方之间的电流或电压比例，则取决于两方电路线圈的圈数。圈数较多的一方电压较高但电流较小，反之亦然。如果撇除泄漏等因素，变压器两方的电压比例相等于两方的线圈圈数比例，亦即电压与圈数成正比。 
因此可以减小或者增加原线圈和副线圈的匝数比，从而升高或者降低电压，变压器的这个性质使它成为转换电压的重要设备。另外，撇除泄漏的因素，由于变压器遵守这两条定律，它不会是放大器。如果处在变压器两方的电压有所不同，那么流经变压器两方的电流也会不同，而两者的差距则成反比。如果变压器一方的电流比另一方小，那电流较小的一方会有较大的电压；反之亦然。然而，变压器两方所消耗的功率（即一方的电压和电流两值相乘）应是相等的。

变压器的种类
1、按相数分： 
1）单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。 
2）三相变压器：用于三相系统的升、降电压。
2、按冷却方式分： 
1）干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。 
2）油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。 
3、按用途分： 
1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。
  2）仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。 
3）试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。 
4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。 
4、按绕组形式分： 
1）双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。 
2）三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。 
3）自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。 
 5、按铁芯形式分： 
1）芯式变压器：用于高压的电力变压器。 
2）非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。 
3）壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

变压器的特征参数
 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。 
 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。 
 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。 
 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。 
 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。 
 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。 
 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。 
 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。

变压器的容量
变压器的容量等级：  
30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000、25000、31500、40000、50000、63000、90000、120000、150000、180000、260000、360000、400000 kVA。
通常，容量为630KVA及以下的变压器统称为小型变压器；800~6300KVA的变压器称为中型变压器；8000~63000KVA的变压器称为大型变压器；90000KVA以上的变压器称为特大型 。 
变压器容量的选择对综合投资效益有很大影响。变压器容量选得过大，出现“大马拉小车”的现象，不仅一次性投资大，空载损耗也大，变压器容量选的过小，变压器负载损耗增大，经济上不合理，技术上也不可行。 
变压器的最佳负载率（即效率最高时的负载率），不是在额定状态下，而是在40%~70%之间。负载率过高，损耗明星增大；另一方面，由于变压器容量与裕度小，负荷稍有增加，便需要更换大容量箱变，频繁增容势必会增加投资，影响供电。 

选择变压器容量，要以现有的负荷为依据，适当考虑负荷发展，选择电压器容量可以按照5年电力发展计划确定。

变压器的常见选购误区
1. 只要是名牌厂家生产的商品就一定不是劣质变压器  
名牌生产厂家由于品牌、技术、资金等方面的原因，在行业竞争中确实有一定的优势。但那是对一些像110KV、220KV电压等级方面的产品来说，由于其准入门槛较高，一般的小型配电生产企业根本无实力去生产这样的产品。然而对于10KV等级的变压器来说，任何一家生产变压器的企业都可以做，并且某些小型生产厂家由于工艺、地域、售后等方面的因素，在某种程度上还比大企业做更具优势。例如，湖北某变压器厂在2011年12月份南方电网的招投标业务中一举中标，然而在其所供产品的抽样检验中，其产品大部分为半铜半铝的劣质产品，导致其失去在南方电网的投标资格。 
2. 只要价格低就可以选择  
物美价廉固然是好，但是也有“便宜没好货”这个观点。所以奉劝顾客在购买变压器的时候一定不要只考虑价格，要多选择多个厂家做一下对比，经过多方面的分析后再做最后决定。还有一个建议就是：顾客最好亲临其产品生产厂家考察一下，对其产品、生产工艺、出厂检验等程序进行一下检验，这样也可让心里有个底。 
3. 被厂家口头承诺所蒙蔽  
某些为了吸引顾客，在谈判的时候做出做“终身维修”、“一年包换”、“绝对全铜”等承诺，但是在购买产品的时候，却没有把这些承诺写在合同上面，导致在产品出现问题后生产厂商不认账的情况，所以一定要把承诺以书面的形式写进去，这样才能最大程度维护自己的利益。

变压器如何保养
1. 允许温度  
变压器运行时，它的线圈和铁芯产生铜损和铁损，这些损耗变为热能，使变压器的铁芯和线圈温度上升。若温度长时间超过允许值会使绝缘渐渐失去机械弹性而使绝缘老化。 
变压器运行时各部分的温度是不相同的，线圈的温度最高，其次是铁芯的温度，绝缘油温度低于线圈和铁芯的温度。变压器的上部油温高于下部油温。变压器运行中的允许温度按上层油温来检查。对于A级绝缘的变压器在正常运行中，当周围空气温度最高为400℃时，变压器绕组的极限工作温度是1050℃。由于绕组的温度比油温度高 100℃，为防止油质劣化，规定变压器上层油温最高不超过 950℃，而在正常情况下，为防止绝缘油过速氧化，上层油温不应超过 850℃。对于采用强迫油循环水冷却和风冷的变压器，上层油温不宜经常超过 750℃ (这种变压器上层油温最大允许值为 800℃) 。
2. 允许温升 
只监视变压器运行中的上层油温，还不能保证变压器的安全运行，还必须监视上层油温与冷却空气的温差—即温升。变压器温度与周围空气温度的差值，称为变压器的温升。对A级绝缘的变压器，当周围最高温度为 400℃时，国家标准规定绕组的温升650℃，上层油温的允许温升为 550℃。只要变压器温升不超 过规定值，就能保证变压器在额定负荷下规定的运行年限内安全运行(变压器在正常运行时带额定负荷可连续运行20年) 。
3. 合理容量 
在正常运行时，应使变压器承受的用电负荷在变压器额定容量的 75—90% 左右。