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變壓器的工作原理和方法

職場 更新时间:2025-04-04 10:43:59

##電網#

從事電力工作的朋友們都知道,變壓器是一種靜止電器,它通過線圈之間的電磁感應,将一種電壓等級的交流電能,轉換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能。然而這隻是關于變壓器的最基本的知識,那麼你了解變壓器的基本工作原理和結構嗎?知道什麼是三相變壓器連接組别實驗嗎?今天這篇文章,筆者就來簡要談談這些知識,希望能對讀者有所裨益。

變壓器的工作原理和方法(你了解變壓器的基本工作原理和結構嗎)1

變壓器拍攝圖(圖片來源:攝圖網)

一、變壓器的基本工作原理

大家先來看下面這幅圖,思考一個問題:為什麼将變壓器的原邊接到交流電源上,燈泡就會發光呢?

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變壓器基本原理思考(圖片來源:網絡)

這裡就要涉及到一個定律:楞次定律。簡單理解,就是你想讓它幹啥,它偏不幹啥。比如你想增加磁通量,它就自發縮小面積,或者是減小磁場。楞次定律的原内容是:産生感應電流的磁場總要阻礙原磁通量的變化。(口訣:增反減同、來拒去留、增縮減擴

變壓器的主要部件,是鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組隻有磁耦合沒有電聯系。在一次繞組上加上交變電壓,産生交鍊一、二次繞組的交變磁通,在兩繞組中分别感應電動勢。

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變壓器的楞次定律(圖片來源:網絡)

變壓器的磁路與電路的對應關系,如下表所示:

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變壓器磁路與電路對應關系(圖片來源:網絡)

變壓器的型号是有講究的,它可以反映出變壓器的結構、額定容量、電壓等級、冷卻方式等相關信息。

舉個例子,SL7-500/10,這裡的意思就是指低損耗三相油浸自冷雙繞組鋁線,額定容量為500KVA,高壓側額定電壓為10KV級電力變壓器。

另外,銘牌上還會給出三相聯結組、以及相數m、阻抗電壓Uk、型号、運行方式、冷卻方式、重量等數據。

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變壓器型号銘牌(圖片來源:網絡)

二、變壓器的分類

1、按用途分

可分為電力變壓器特種變壓器。電力變壓器又可以按照功能、容量、相數等細分為升壓變壓器、降壓變壓器;R8容量系列、R10容量系列;以及單相電力變壓器和三相電力變壓器等。特種變壓器則可細分為試驗、儀器用變壓器,以及電爐、整流用變壓器。

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電力變壓器(圖片來源:網絡)

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特種變壓器(圖片來源:網絡)

2、其它分類

按繞組分,可分為單繞組(自耦)變壓器雙繞組變壓器三繞組變壓器多繞組變壓器。以雙繞組變壓器為例,指的是在鐵芯中有兩個繞組,一個為初級繞組,一個為次級繞組。

按相數分:單相變壓器三相變壓器多相變壓器

按鐵心結構分,可分為心式變壓器殼式變壓器

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殼式變壓器(圖片來源:網絡)

按調壓方式分:無勵磁調壓變壓器有載調壓變壓器

按冷卻介質和冷卻方式分:幹式變壓器油浸式變壓器充氣式變壓器。以油浸式變壓器為例,指的是鐵芯和繞組都一起浸入到灌滿了變壓器油的油箱中,這可以加強絕緣和改善冷卻散熱條件(大容量);

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油浸式變壓器(圖片來源:網絡)

三、變壓器的基本結構

就兩個核心部分,鐵心線圈。線圈又叫繞組。

1、鐵心

是用矽鋼片(導磁性能好,損耗小)疊壓而成的。小變壓器也有用鐵氧體或坡莫合金替代矽鋼片的。

變壓器鐵心一般分為心式(繞組包圍鐵芯)和殼式(鐵芯包圍繞組)兩大類。

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變壓器是由鐵心和線圈組成的(圖片來源:網絡)

2、線圈(繞組)

小容量變壓器,多用高強度漆包線繞制而成。一般有兩個或者以上的繞組。接電源的繞組叫一次繞組,接負載的繞組叫二次繞組

以三相變壓器為例,其繞組分為三套高壓繞組(U1U2、V1V2、W1W2),和三套低壓繞組(u1u2、v1v2、w1w2)

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變壓器電感線圈(圖片來源:網絡)

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三相變壓器的結構及高壓繞組的分接頭(圖片來源:網絡)

四、三相變壓器的連接組别

1、連接組别是什麼意思?

連接組别:反映三相變壓器連接方式,以及一、二次線電動勢(或線電壓)的相位關系。

三相變壓器的連接組别,不僅與繞組的繞向和首末端标志有關,而且還與三相繞組的連接方式有關。

理論和實踐證明,無論采用怎樣的連接方式,一、二次側線電動勢(可電壓)的相位差總是30°的整數倍。因此可以采用時鐘表示法 ---- Ёuv,作為時鐘的分針,指向12點,Ёuv作為時鐘的時針,其指向的數字就是三相變壓器的組别号。組别号的數字乘以30°,就是二次繞組的線電動勢滞後于一次側電動勢的相位角。

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三相變壓器(圖片來源:網絡)

2、連接組别怎麼判斷?

可以用相量圖來判斷。分為Y,y連接;Y,d連接-11;Y,d連接-1三種。

第一種,指的是同名端在對應端,對應的相電動勢同相位,線電動勢ЁUV和Ёuv也同相位,連接組别就是Y,y0。

若高壓繞組三相标志不變,低壓繞組三相标志依次後移,則可得到Y,y4、Y,y8連接組别;

同理,若異名端在對應端,則可得到Y,y6、Y,y10、Y,y2連接組别。

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三相變壓器Y,y連接組别方式(圖片來源:網絡)

第二種,指的是同名端在對應端,對應的相電動勢同相位,線電動勢ЁUV和Ёuv相差330°,連接組别就是Y,d11。

若高壓繞組三相标志不變,低壓繞組三相标志依次後移,則可得到Y,d3、Y,d7連接組别;

同理,若異名端在對應端,則可得到Y,d5、Y,d9、Y,d1連接組别。

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三相變壓器Y,d-11連接組别方式(圖片來源:網絡)

第三種,指的是同名端在對應端,對應的相電動勢同相位,線電動勢ЁUV和Ёuv相差30°,連接組别就是Y,d1。

若高壓繞組三相标志不變,低壓繞組三相标志依次後移,則可得到Y,d5、Y,d9連接組别;

同理,若異名端在對應端,則可得到Y,d7、Y,d11、Y,d3連接組别。

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三相變壓器Y,d-1連接組别方式(圖片來源:網絡)

總之,對于Y,y(或D,d)連接,可得到0、2、4、6、8、10等六個偶數級别;而Y,d(或D,y)連接,可以得到1、3、5、7、9、11等六個奇數級别。

變壓器的連接組别其實有很多,為了便于制造和并聯運行,國家标準規定,Y,yn0、Y,d11、YN,d11、YN,y0和Y,y0連接組,為三相雙繞組電力變壓器的标準連接組别。

其中,前三種最為常用:Y,yn0連接的二次繞組可以引出中線,成為三相四線制,用作配電變壓器時可兼供動力和照明負載。Y,d11連接用于低壓側電壓超過400V的線路中。YN,d11連接主要用于高壓輸電線路中,使電力系統的高壓側可以接地。

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