变压器的主要类型和技术参数都有哪些

Release time:2022-05-06
author:Ameya360
source:网络
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  变压器(Transformer)无疑是生活中常见的器件之一了,很多设备中都具有变压器的身影。如果缺少变压器,生活中的诸多设备都无法正常运转。它主要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(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。为增进大家对变压器的认识,本文Ameya360电子元器件采购网主要是介绍变压器的主要技术参数以及类型。

变压器的主要类型和技术参数都有哪些

  一、变压器主要技术参数:

  变压器在规定的使用环境和运行条件下,主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括:额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据(阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗)和总重。

  A、额定容量(kVA):额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。

  B、额定电压(kV):变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压.

  C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流.

  D、空载损耗(kW): 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上,其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关.

  E、空载电流(%): 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示.

  F、负载损耗(kW): 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率.

  G、阻抗电压(%):把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示.

  H、相数和频率:三相开头以S表示,单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家(如美国)。

  I、温升与冷却:变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种:油浸自冷、强迫风冷,水冷,管式、片式等。

  J、绝缘水平:有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下:高压额定电压为35kV级,低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35,其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV,工频耐受电压为85kV,低压雷电冲击耐受电压为75kV,工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为LI75AC35,表示变压器高压雷电冲击耐受电压为75kV,工频耐受电压为35kV,因为低压是400V,可以不考虑。

  K、联结组标号:根据变压器一.二次绕组的相位关系,把变压器绕组连接成各种不同的组合,称为绕组的联结组。为了区别不同的联结组,常采用时钟表示法,即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针,固定在12上,低压侧线电压的相量作为时钟的短针,看短针指在哪一个数字上,就作为该联结组的标号.如Dyn11表示一次绕组是(三角形)联结,二次绕组是带有中心点的(星形)联结,组号为(11)点。

  二、变压器五大分类:

  (1)电力变压器

  目前,已在系统运行的代表性产品包括:1150KV、1200MV·A,735~765KV、800MV·A、400~500KV、3相750MV·A或单相550MV·A,220KV、3相1300MV·A电力变压器;直流输电±500KV、400MV·A换流变压器。电力变压器主要为油浸式,产品结构为芯式和壳式两类。芯式生产量占95%,壳式只占5%。芯式与壳式相互间并无压倒性的优点,只是芯式工艺相对简单,因而被大多数企业采用;而壳式结构与工艺都要更为复杂,只有传统性工厂采用。壳式特别适用于高电压、大容量,其绝缘、机械及散热都有优点且适宜山区水电站的运输。

  电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区,还能把电压降低为各级使用电压,以满足用电的需要。总之,升压与降压都必须由变压器来完成。在电力系统传送电能的过程中,必然会产生电压和功率两部分损耗,在输送同一功率时电压损耗与电压成反比,功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器提高电压,减少了送电损失。

  (2)配电变压器

  配电变压器,指用于配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。国外配电变压器容量能达到2500KV·A,有圆形与椭圆形铁心形式。圆形的占绝大多数,椭圆形的由于M0(铁心柱的间距)小,因而用料可以减少,其对应线圈为椭圆形。低压线圈有线绕式与箔式,油箱有带散热管的(少数)与波纹式的(大多数)。

  (3)干式变压器

  干式变压器主要由硅钢片组成的铁芯和环氧树脂浇注的线圈组成,高低压线圈之间放置绝缘筒增加电气绝缘,并由垫块支撑和约束线圈,其零部件搭接的紧固件均有防松性能。干变有四种结构:环氧树脂浇注、加填料浇注、绕包和浸渍式。由于干式变压器具有抗短路能力强、维护工作量小、运行效率高、体积小、噪音低等优点, 常用于防火、防爆等性能要求高的场所。

  (4)非晶合金变压器

  非晶合金变压器虽然抗短路性能差,噪声大,但是节能,因此未来发展前景可观。基于能源供应和环保的因素,非晶合金变压器在中国和印度等大型发展中国家得到大量采用。以中印两国目前的用电量来计算,若于配电网全面采用非晶合金变压器的话,每年大约可节省25-30TWh发电量,以及减少2至3千万吨二氧化碳排放。

  (5)卷铁心变压器

  卷铁心变压器是一种节能型电力变压器,它创造性地改革了传统电力变压器的叠片式磁路结构和三相布局,使产品性能更为优化。全国现有形成一定的生产能力的立体卷铁心变压器生产厂家不多,限于技术原因,立体卷铁心变压器的生产主要集中在10kV315kVA以下油浸式配电变压器,主要应用于农网改造项目。

  本文Ameya360电子元器件采购网只能带领大家对变压器有个初步的了解,希望对大家会有一定的帮助。同时需要不断总结,这样才能提高专业技能,也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。

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变压器设计:在矛盾中寻找动态平衡的艺术
  当我们拆解任何一台现代电子设备时,总会发现那个被铜线缠绕的磁性元件——变压器。它看似简单,却是电源系统中最为复杂的定制化组件之一。在实验室里,经常能听到工程师们的争论:“这个设计方案是否已经最优?”而真相是,变压器设计从来不存在普适的最优解,只有针对特定场景的暂时平衡。  多维约束下的设计困境  设想一位电源工程师面临的设计挑战:客户要求变压器在-40℃至125℃环境下工作,效率必须高于98%,同时成本不能超过3美元,体积需缩小30%。这就像要求一位建筑师在10平方米内建造兼具游泳池、健身房和花园的别墅。  在某个实际案例中,工程师为服务器电源设计的变压器最初采用传统EE型磁芯,虽然成本低廉,但效率始终无法突破96%。经过三个月的反复试验,团队最终选择了平面变压器与低损耗磁芯组合,效率成功提升至97.5%,但成本上升了40%。这种性能与成本的拉锯战,每天都在设计实验室上演。  材料科学的隐形边界  变压器设计的自由度首先被材料科学限定。第三代半导体技术的兴起使得开关频率从传统的几十kHz跃升至MHz级别,这对磁芯材料提出了全新要求。纳米晶、非晶材料与传统铁氧体在不同频率下各显神通:纳米晶在100kHz以上频段展现出色表现,但其脆弱的机械特性却成为自动化生产的噩梦。  漆包线的选择同样充满妥协。厚漆膜线材固然耐压性能优异,却会降低铜线的填充系数,导致窗口利用率下降。在汽车电子领域,工程师甚至需要评估绕组材料在热胀冷缩过程中的应力变化,这些微观层面的考量常常成为设计成败的关键。  热管理的艺术  大功率变压器的散热设计已从简单的热传导演变为多物理场耦合的复杂课题。某通信设备厂商的5G基站电源模块中,变压器通过埋入式热管将热量导向外壳,再配合相变材料吸收瞬时热冲击。这种多层次热管理方案使功率密度提升了三倍,但设计周期却延长了四个月。  温度对磁性元件的影响非线性。实验数据显示,磁芯损耗在80℃至100℃区间的增长率是60℃至80℃的两倍。这种特性使得简单的“降额设计”在某些场景下完全失效,必须采用实时温度补偿电路进行动态调整。  工业化生产的现实考量  实验室原型与量产产品之间存在巨大鸿沟。某消费电子巨头曾设计出性能卓越的变压器方案,却在量产时发现绕线张力控制偏差导致0.1%的产品存在匝间短路。这种看似微小的缺陷,在百万级出货量下就意味着上千台设备的故障。  自动化生产对变压器结构提出严苛要求。磁芯必须能够承受机械臂的抓取力度,引脚间距需要兼容贴片机的精度极限,甚至绝缘胶带的缠绕方向都必须标准化。这些制造约束常常迫使设计师放弃性能更优的方案,转向更适合规模化生产的设计。  成本方程的多个变量  在竞争激烈的市场环境中,变压器的成本优化已进入“分毫之争”。然而,精明的工程师正在重新定义成本概念:某个方案虽然材料成本高出15%,但通过简化装配工序,总生产成本反而降低8%。这种全生命周期成本分析正在成为行业新标准。  供应链韧性也成为设计考量因素。某家电企业曾因执着于特定尺寸的磁芯,在原材料短缺时期被迫停产两周。教训之后,他们的新规范要求所有变压器设计必须提供至少两个磁芯供应商的兼容方案。  创新技术的破局可能  新兴技术正在打破传统设计边界。三维打印技术允许制造传统方法无法实现的磁芯结构,某研究机构通过梯度密度设计成功将涡流损耗降低40%。人工智能辅助设计平台能够在一小时内评估数万种参数组合,找出人类工程师容易忽略的最优区间。  集成化是另一个发展方向。将变压器与电感器、电容器融合为单一电磁元件,这种“拓扑集成”理念可能在未来五年内重塑电源架构。不过,这些创新都面临同样的考验:如何跨越从实验室奇观到工业产品的“死亡之谷”。  设计哲学的演变  变压器设计的本质是在相互矛盾的需求间寻找平衡点。这个平衡点随着技术演进不断漂移:昨天追求极致效率,今天强调成本控制,明天可能注重环境友好。优秀的设计师如同经验丰富的舵手,在技术、市场和制造的多重浪涛中把握方向。  真正的专业智慧体现在懂得何时坚持、何时妥协。在某个医疗电源项目中,团队拒绝客户缩小体积的要求,因为保持足够的爬电距离关乎患者安全。这种基于专业知识的坚持,往往比盲目满足所有需求更能体现工程价值。  变压器设计就像一场没有终点的优化之旅,每个方案都是特定时空条件下的暂时平衡。或许,承认“没有最优解”这个事实,才是我们寻找更好解决方案的真正起点。
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