电源变压器设计(3)

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自耦变压器最大特点是，副绕组是原绕组的一部分自藕变压器原，副绕组的电流方向和普通变压器一样是相反的.。

在忽略变压器的激磁电流和损耗的下，可如下关系式 降压:I2=I1+I,I=I2-I1 升压:I2=I1-I,I=I1-I2 P1=U1I1,P2=U2I2 式中：

I1是原绕组电流，I2是副绕组电流 U1是原绕组电压，U2是副绕组电压 P1是原绕组功率，P2是副绕组功率 1.1.3电源变压器的功能

电源变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。

一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」(Primary coil);而跨于此线圈的电压称之为「一次电压.」。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈问的「匝数比」所决定的。因此，电源变压器区分为升压与降压变压器两种。 大部份的电源变压器均有固定的铁芯，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性，大部份磁通量局限在铁芯里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁芯二者间紧密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此，变压器之匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物，提升输电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元化，吾人可以如是说，倘无变压器，则现代工业实无法达到目前发展的现况。

电源变压器除了体积较小外，在电力变压器与电子变压器二者之间，并没有明确的分界线。一般提供60Hz电力网络之电源均非常庞大，它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子装置的电力限制，通常受限于整流、放大，与系统其它组件的能力，其中有些部份属放大电力者，但如与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力之范围。

各种电子装备常用到变压器，理由是：提供各种电压阶层确保系统正常操作;提供系统中以不同电位操作部份得以电气隔离;对交流电流提供高阻抗，但对直流则提供低的阻抗;在不同的电位下，维持或修饰波形与频率响应。「阻抗」其中之一项重要概念，亦即

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电子学特性之一，其乃预设一种设备，即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时，其间即使用到一种设备-变压器。

对于电子装置而言，重量和空间通常是一项努力追求之目标，至于效率、安全性与可靠性，更是重要的考虑因素。变压器除了能够在一个系统里占有显著百分比的重量和空间外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因子中之一要项。在它应用方面的差别，使得电力变压器并不适合应用于电子电路上。 1.1.4电源变压器的材料

1、铁芯材料

电源变压器使用的铁芯材料主要有铁片、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，电源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、绕制电源变压器通常用的材料

漆包线，纱包线，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。一般情况下最好用QZ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，一般的电源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

电源变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强电源变压器的机械强度、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。

1.2对于电源变压器的运行管理

1.2.1电源变压器投运前的检测

为保障变压器的安全运行，变压器投运前必须进行现场检测，其主要内容如下：①变压器本体、冷却装置及所有附件均完整无缺陷、不渗漏、油漆完整。②变压器油箱、铁心和夹件外引接地线均可靠接地。③储油柜、冷却装置、净油器等油系统上的阀门均

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在开的位置，储油柜油温标示线清晰可见。④高压套管的接地小套管应接地，套管顶部将军帽应密封良好，与外部引线的连接接触良好并涂有电力脂。⑤变压器的储油柜和电容式套管的油位正常，隔膜式储油柜的集气盒内应无气体。⑥有载分接开关的油位需略低于变压器储油柜的油位。⑦进行各升高座的放气，使其完全充满变压器油，气体继电器内应无残余气体。⑧吸湿器内的吸附剂数量充足、无变色受潮现象，油封良好，能起到正常呼吸作用。⑨无励磁分接开关的位置应符合运行要求，有载分接开关动作灵活、正确、闭锁装置动作正确。⑩温度计指示正确，整定值符合要求。 冷却装置试运行正常。 进行冷却装置电源的自动投切和冷却装置的故障停运试验。 继电保护装置应经调试整定，动作正确。 1.2.2电源变压器试投运

变压器投运前的检测全部合格后，需对变压器进行试投运，其主要内容如下：①变压器应进行五次全电压冲击合闸，无异常现象发生，励磁涌流不应引起保护装置的误动作。②变压器并列前，应先核对相位，要求相位一致。③检查变压器及冷却装置所有焊缝和结合面，不应有渗油现象，变压器无异常振动或放电声。④试运行时间一般不少于24h。⑤变压器试运行无异常后，逐步增加负荷，开始带负载运行。在带负载24h后，变压器的主体及附件均属正常，则试运行工作结束。生产厂家一般选择同一厂商的产品，至少应选购同一厂商的控制系统，这给维修工作带来极大的便利。教学单位，由于需要学生见多识广，选用不同的系统，配备各种仿真软件是明智的选择。 1.2.3电源变压器的运行维护

1.变压器的巡视检查 对于有值班人员的变电站，值班人员随时监视控制盘上的仪表指示，抄表次数由现场规程规定。当变压器过载运行时，要增加抄表次数，加强监视。变压器容量为315kVA及以下者，每天检查一次；容量在560kVA及以上者，每班检查一次，容量在1800kVA及以上者，每2h检查一次。对于无值班人员的变电站，安装在变压器室的315kVA及以下的变压器和柱上变压器，每两个月至少检查一次。容量在3150kVA以下者每月至少检查一次，容量在3150kVA及以上者每10天至少检查一次。

2.变压器的日常巡视检查内容 正常运行变压器的日常巡视检查内容包括：①变压器声音正常，无异常声响发生。②储油柜、充油套管外部清洁，油位、油色正常；套管无破损裂纹、无放电痕迹及其它异常现象。③安全气道保护膜是否损坏。④引线接头、电缆、母线应无发热现象。⑤水冷却器的油压应大于水压，从旋塞放水检查，应无油迹。⑥吸湿器完好，吸附剂干燥。⑦变压器各密封件和焊缝无渗漏油现象。⑧变压器的油温和温度计应正常，储油柜的油位应与温度相对应。

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3.变压器的定期检查内容 应对变压器进行定期检查，新增以下检查内容：①外壳及箱沿应无异常发热。②各部位的接地应完好。③强迫循环冷却的变压器应作冷却装置的自动切换试验。④各油门的铅封应完好。⑤有载调压装置的动作情况应正常。⑥各种标志应齐全明显。⑦各种保护装置应齐全、良好。⑧各种温度计应在检定周期内，超温信号应正确可靠。

4. 变压器的特殊巡视检查 在下列情况下应对变压器进行特殊巡视检查，增加巡视检查次数：①大修或改造后的变压器投运时。②大风、大雨、大雪、冰雹等可能危及安全运行的环境下。③高温季节、高峰负载期间。 1.2.4电源变压器的异常运行

1声响异常 变压器声响的辨别很重要，通过声响，可了解变压器运行安全情况，正常运行的变压器，由于硅钢片磁滞伸缩，会发出均匀的“嗡嗡”声。当有异常声响时，应根据声响查找故障的原因，以下分析几种异常声响及其起因：①变压器内部有很重而且特别沉闷的“嗡嗡”声时，可能是由于变压器负荷较大或系统电压超过额定值，使铁心硅钢片振动增加。②内部和外部同时发出特别大的“嗡嗡”声和其它振动杂音时，可能是系统发生了短路故障，变压器整个箱体受到强大的电动力而振动。③内部声响中有“咕噜咕噜”的气泡逸出声，可能是由绕组匝间短路或分接开关接触不良引起。④内部声响中有“吱吱”或“劈啪”声，可能是由于内部有放电故障。⑤内部声响中有“叮叮当当”声，可能是由于变压器铁心夹件或压紧铁心的螺钉松动。针对上述异常声响时的处理方法如下：对于情况①，应严密监视，必要时将变压器停运。对于情况②~⑤，变压器应停止运行，进行检查和处理，否则，会造成事故的发生。

2油位异常 变压器油位异常包括油位过低和过高2种。① 油位过低。若变压器无漏油现象，油温较高而油温所应有的油位显著降低时，应立即加油，加油时应遵守规定，加油后要及时检查气体继电器的气体。若因大量漏油而使油位迅速下降时，应将瓦斯保护改为只动作于信号，必须迅速采取措施制止漏油，并立即加油。②油位过高。如果变压器油位高出油位计的最高指示，且无其它异常时，则可能因温度上升所致，应立即放油，使油位降至适当的高度，以免溢油，同时检查油枕呼吸器是否畅通，以免出现假油位。

3 油温异常 为防止变压器油和绝缘材料过快老化，变压器运行规程对油温进行了限制，应对油温进行严密监测，特别注意温度的异常升高[2]。①过负荷升温。由于变压器在环境温度高、过负荷状态运行而引起的油温异常升高，应采取降负荷或吹风等措施强制降温。②故障升温。变压器在负荷和散热条件、环境温度都不变的情况下，温度不断升高是变压器的故障象征，引起温度异常升高的原因有：a 变压器匝间、层间短路；b

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变压器铁心局部短路；c因漏磁或涡流引起油箱、箱盖等发热；d冷却装置故障。此时应停止运行，查明原因，采取相应的措施予以排除。

4.冷却装置异常 冷却装置的异常情况如下：①风扇、油泵运行异常。可能是由风扇和油泵的电动机定子、转子短路，或导线绝缘损坏，缺相所致。此时应退出故障冷却器，对风扇、油泵进行检修或更换。②冷却器负压进气。若冷却器密封不良，油泵工作时冷却器由于负压而进气，可能会造成重瓦斯保护误动作，应采取措施予以排除。

1.3怎样判别电源变压器参数

电源变压器标称功率、电压、电流等参数的标记，日久会脱落或消失。有的市售变压器根本不标注任何参数。这给使用带来极大不便。下面介绍无标记电源变压器参数的判别方法。此方法对选购电源变压器也有参考价值。

1.3.1、识别电源变压器

１． 从外形识别 常用电源变压器的铁芯有Ｅ形和Ｃ形两种。Ｅ形铁芯变压器呈壳式结构（铁芯包裹线圈），采用Ｄ４１、Ｄ４２优质硅钢片作铁芯，应用广泛。Ｃ形铁芯变压器用冷轧硅钢带作铁芯，磁漏小，体积小，呈芯式结构（线圈包裹铁芯）。

２． 从绕组引出端子数识别 电源变压器常见的有两个绕组，即一个初级和一个次级绕组，因此有四个引出端。有的电源变压器为防止交流声及其他干扰，初、次级绕组间往往加一屏蔽层，其屏蔽层是接地端。因此，电源变压器接线端子至少是４个。

３． 从硅钢片的叠片方式识别 Ｅ形电源变压器的硅钢片是交*插入的，Ｅ片和Ｉ片间不留空气隙，整个铁芯严丝合缝。音频输入、输出变压器的Ｅ片和Ｉ片之间留有一定的空气隙，这是区别电源和音频变压器的最直观方法。至于Ｃ形变压器，一般都是电源变压器。

1.3.2、功率的估算

电源变压器传输功率的大小，取决于铁芯的材料和横截面积。所谓横截面积，不论是Ｅ形壳式结构，或是Ｅ形芯式结构（包括Ｃ形结构），均是指绕组所包裹的那段芯柱的横断面（矩形）面积。在测得铁芯截面积Ｓ之后，即可按Ｐ＝Ｓ2／１．５估算出变压器的功率Ｐ。式中Ｓ的单位是ｃｍ2。 例如：测得某电源变压器的铁芯截面积Ｓ＝７ｃｍ2，估算其功率，得Ｐ＝Ｓ2／１．５＝７2／１．５＝３３Ｗ 剔除各种误差外，实际标称功率是３０Ｗ。

1.3.3、各绕组电压的测量

要使一个没有标记的电源变压器利用起来，找出初级的绕组，并区分次级绕组的输出电压是最基本的任务。现以一实例说明判断方法。

例：已知一电源变压器，共１０个接线端子。试判断各绕组电压。 第一步：分清绕组的组数，画出电路图。

用万用表Ｒ×１挡测量，凡相通的端子即为一个绕组。现测得：两两相通的有３组，三个相通的有１组，还有一个端子与其他任何端子都不通。照上述测量结果，画出电路图，并编号。

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