中心議題：
- 變壓器的基礎(chǔ)知識(shí)及原理
- 變壓器的使用注意事項(xiàng)
- 變壓器的選擇
1、什么叫變壓器？
在交流電路中，將電壓升高或降低的設(shè)備叫變壓器，變壓器能把任一數(shù)值的電壓轉(zhuǎn)變成頻率相同的我們所需的電壓值，以滿足電能的輸送，分配和使用要求。例如發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的電，電壓等級(jí)較低，必須把電壓升高才能輸送到較遠(yuǎn)的用電區(qū)，用電區(qū)又必須通過(guò)降壓變成適用的電壓等級(jí)，供給動(dòng)力設(shè)備及日常用電設(shè)備使用。
2、變壓器是怎樣變換電壓的？
變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)制成的。它由一個(gè)用硅鋼片(或矽鋼片)疊成的鐵芯和繞在鐵芯上的兩組線圈構(gòu)成，鐵芯與線圈間彼此相互絕緣，沒(méi)有任何電的聯(lián)系，如圖所示。我們將變壓器和電源一側(cè)連接的線圈叫初級(jí)線圈(或叫原邊)，把變壓器和用電設(shè)備連接的線圈叫作次級(jí)線圈(或副邊)。當(dāng)將變壓器的初級(jí)線圈接到交流電源上時(shí)，鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生變化的磁力線。由于次級(jí)線圈繞在同一鐵芯上，磁力線切割次級(jí)線圈，次級(jí)線圈上必然產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使線圈兩端出現(xiàn)電壓。因磁力線是交變的，所以次級(jí)線圈的電壓也是交變的。而且頻率與電源頻率完全相同。經(jīng)理論證實(shí)，變壓器初級(jí)線圈與次級(jí)線圈電壓比和初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的匝數(shù)比值有關(guān)，可用下式表示：初級(jí)線圈電壓/次級(jí)線圈電壓=初級(jí)線圈匝數(shù)/次級(jí)線圈匝數(shù) 說(shuō)明匝數(shù)越多，電壓就越高。因此可以看出，次級(jí)線圈比初級(jí)線圈少，就是降壓變壓器。相反則為升壓變壓器。
3、變壓器設(shè)計(jì)有哪些類型？
按相數(shù)分有單相和三相變壓器。按用途分有電力變壓器，專用電源變壓器，調(diào)壓變壓器，測(cè)量變壓器(電壓互感器、電流互感器)，小型電源變壓器(用于小功率設(shè)備)，安全變壓器，按結(jié)構(gòu)分有芯式和殼式兩種。線圈有雙繞組和多繞組，自耦變壓器，按冷卻方式分有油浸式和空氣冷卻式。
4、變壓器部件是由哪些部分組成的？
變壓器部件主要是由鐵芯、線圈組成，此外還有油箱、油枕、絕緣套管及分接開(kāi)頭等。
5、變壓器油有什么用處？
變壓器油的作用是：(1)絕緣作用。(2)散熱作用。(3)消滅電弧作用。
6、什么是自耦變壓器？
自耦變壓器只有一組線圈，次級(jí)線圈是從初級(jí)線圈抽頭出來(lái)的，它的電能傳遞，除了有電磁感應(yīng)傳遞外，還有電的傳送，這種變壓器硅鋼片和銅線數(shù)量比一般變壓器要少，常用作調(diào)節(jié)電壓。
7、調(diào)壓器是怎樣調(diào)壓的？
調(diào)壓器的構(gòu)造與自耦變壓器相同，只是將鐵芯作成環(huán)形線圈就繞在環(huán)形鐵芯上。次級(jí)線圈抽頭用一個(gè)可以滑動(dòng)的電刷觸頭，使觸頭沿線圈表面環(huán)形滑動(dòng)，達(dá)到平滑的調(diào)節(jié)電壓作用。
8、變壓器初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的電流關(guān)系是怎樣的？
當(dāng)變壓器帶有負(fù)載運(yùn)行時(shí)，次級(jí)線圈電流的變化，會(huì)引起初級(jí)線圈電流相應(yīng)的變化。根據(jù)磁勢(shì)平衡原理推導(dǎo)出，初級(jí)民次級(jí)線圈的電流和線圈匝數(shù)成反比，匝數(shù)多的一邊電流就小，匝數(shù)少的一邊電流就大，可用下式表示：初級(jí)線圈電流/次級(jí)線圈電流=次級(jí)線圈匝數(shù)/初級(jí)線圈匝數(shù)。
9、什么是變壓器的電壓變化率？
調(diào)壓器的電壓變化率是變壓器的主要性能指標(biāo)之一。當(dāng)變壓器向負(fù)載供電時(shí)，在變壓器的負(fù)載端的電壓必然會(huì)下降，將下降的電壓值與額定電壓值相比，取百分?jǐn)?shù)即電壓變化率，可用公式表示；電壓變化率=［(次級(jí)額定電壓-負(fù)載端電壓)/次級(jí)額定電壓］×100%。通常的電力變壓器，接上額定負(fù)載時(shí)，電壓變化率為4～6%。
10、如何保證變壓器有一個(gè)額定的電壓輸出？
電壓太高或過(guò)低都會(huì)影響變壓器的正常工作和使用壽命，所以必須調(diào)壓。調(diào)壓的方法是在初級(jí)線圈中引出幾個(gè)抽頭，接在分接開(kāi)頭上，分接開(kāi)頭通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)觸頭來(lái)改變線圈的匝數(shù)。只要轉(zhuǎn)動(dòng)分接開(kāi)關(guān)的位置，即可得到需要的額定電壓值。要注意的是，調(diào)壓通常應(yīng)在切斷變壓器所接的負(fù)載后進(jìn)行。
11、通常用的小型變壓器是怎樣的？應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？
小型變壓器指容量在1千伏安以下的單相變壓器，多半用作電氣設(shè)備控制用的電源變壓器，電子設(shè)備的電源變壓器及安全照明用的電源變壓器。
12、變壓器在運(yùn)行中有哪些損失？怎樣減少損失？
變壓器運(yùn)行中的損失包括兩部分；(1)是由鐵芯引起的，當(dāng)線圈通電后，由于磁力線是交變的，引起鐵芯中渦流和磁滯損耗，這種損耗統(tǒng)稱鐵損。(2)是線圈自身的電阻引起的，當(dāng)變壓器初級(jí)線圈和次級(jí)線圈有電流通過(guò)時(shí)，就要產(chǎn)生電能損失，這種損失叫銅損。鐵損與銅損的和就是變壓器損失，這些損失與變壓器容量、電壓和設(shè)備利用率有關(guān)。因此，在選用變壓器時(shí)，應(yīng)盡量使設(shè)備容量和實(shí)際使用量一致，以提高設(shè)備利用率，注意不要使變壓器輕載運(yùn)行。
13、什么是變壓器的銘牌?銘牌上有哪些主要技術(shù)數(shù)據(jù)？
變壓器的銘牌標(biāo)明該臺(tái)變壓器的性能、技術(shù)規(guī)格和使用場(chǎng)合，用來(lái)滿足用戶的選用，通常選用注意的主要技術(shù)數(shù)據(jù)有：(1)額定容量的千伏安數(shù)。即額定狀態(tài)下變壓器的輸出能力。如單相變壓器額定容量=U線×I線；三相變壓器容量= U線×I線。(2)額定電壓伏數(shù)。分別標(biāo)明初級(jí)線圈的端電壓和次級(jí)線圈的端電壓(不接負(fù)載時(shí))值。注意三相變壓器的端電壓指線電壓U線值。(3)額定電流安培數(shù)。指在額定容量和允許溫升條件下，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈允許長(zhǎng)期通過(guò)的線電流I線值。(4)電壓比。指初級(jí)線圈額定電壓與次級(jí)線圈額定電壓之比。(5)接線方式。單相變壓器僅有高低壓各一組線圈，只供給單相使用，三相變壓器則有Y/ 式。
除以上技術(shù)數(shù)據(jù)外，沒(méi)有額定頻率、相數(shù)、溫升、變壓器的阻抗百分比等。
14、怎樣選擇變壓器？如何確定變壓器的合理容量？
首先要調(diào)查用電地方的電源電壓，用戶的實(shí)際用電負(fù)荷和所在地方的條件，然后參照變壓器銘牌標(biāo)示的技術(shù)數(shù)據(jù)逐一選擇，一般應(yīng)從變壓器容量、電壓、電流及環(huán)境條件綜合考慮，其中容量選擇應(yīng)根據(jù)用戶用電設(shè)備的容量、性質(zhì)和使用時(shí)間來(lái)確定所需的負(fù)荷量，以此來(lái)選擇變壓器容量。在正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使變壓器承受的用電負(fù)荷為變壓器額定容量的75～90%左右。運(yùn)行中如實(shí)測(cè)出變壓器實(shí)際承受負(fù)荷50小于%時(shí)，應(yīng)更換小容量變壓器，如大于變壓器額定容量應(yīng)立即更換大變壓器。同時(shí)，在選擇變壓器根據(jù)線路電源決定變壓器的初級(jí)線圈電壓值，根據(jù)用電設(shè)備選擇次級(jí)線圈的電壓值，最好選為低壓三相四線制供電。這樣可同時(shí)提供動(dòng)力用電和照明用電。對(duì)于電流的選擇要注意負(fù)荷在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)能滿足電動(dòng)機(jī)的要求(因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)起動(dòng)電流要比下沉運(yùn)行時(shí)大4～7倍)。
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15、為什么變壓器不能過(guò)負(fù)荷運(yùn)行？
過(guò)負(fù)荷運(yùn)行是指變壓器運(yùn)行時(shí)超過(guò)了銘牌上規(guī)定的電流值。過(guò)負(fù)荷分為正常過(guò)負(fù)荷和事故過(guò)負(fù)荷兩種，前者是指在正常供電情況下，用戶用電量增加而引起的，它往往使變壓器溫度升高，促使變壓器絕緣老化，降低使用壽命，所以不允許變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。特殊情況下變壓器短時(shí)間內(nèi)的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，也不能超過(guò)額定負(fù)荷的30%(冬季)，在夏季不得超過(guò)15%。對(duì)后者，事故過(guò)負(fù)荷與允許過(guò)的時(shí)間要求見(jiàn)下表。
事故過(guò)負(fù)荷允許時(shí)間
16、變壓器在運(yùn)行中應(yīng)該做哪幾種測(cè)試？
為了保證調(diào)壓器能夠正常運(yùn)行，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行下列幾項(xiàng)測(cè)試；(1)溫度測(cè)試。變壓器運(yùn)行狀態(tài)是不是正常，溫度的高低是很重要的。規(guī)程規(guī)定上層油溫不得超過(guò)850C(即溫升550C)。一般變壓器都裝有專用溫度測(cè)定裝置。(2)負(fù)荷測(cè)定。為了提高變壓器的利用率，減少電能的損失，在變壓器運(yùn)行中，必須測(cè)定變壓器真正能承擔(dān)的供電能力。測(cè)定工作通常在每一季節(jié)用電蜂屯蟻聚時(shí)期進(jìn)行，用鉗形電流表直接測(cè)定。電流值應(yīng)為變壓器額定電流的70～80%，超過(guò)時(shí)說(shuō)明過(guò)負(fù)荷，應(yīng)立即調(diào)整。(3)電壓測(cè)定。規(guī)程要求電壓變動(dòng)范圍應(yīng)在額定電壓±5%以內(nèi)。如果超過(guò)這一范圍，應(yīng)采用分接頭進(jìn)行調(diào)整，使電壓達(dá)到規(guī)定范圍。一般用電壓表分別測(cè)量次級(jí)線圈端電壓和未端用戶的端電壓。(4)絕緣電阻測(cè)定。為了使變壓器始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)，必須進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)定，以防絕緣老化和發(fā)生事故。測(cè)定時(shí)應(yīng)設(shè)法使變壓器停止運(yùn)行，利用搖表測(cè)定變壓器絕緣電阻值，要求所測(cè)電阻不低于以前所測(cè)值的70%，選用搖表時(shí)，低壓線圈可采用500伏電壓等級(jí)的。
17、什么是變壓器的極性？在實(shí)用中有何作用？
變壓器極性是用來(lái)標(biāo)志在同一時(shí)刻初級(jí)繞組的線圈端頭與次級(jí)繞組的線圈端頭彼此電位的相對(duì)關(guān)系。因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的大小與方向隨時(shí)變化，所以在某一時(shí)刻，初、次級(jí)兩線圈必定會(huì)出現(xiàn)同時(shí)為高電位的兩個(gè)端頭，和同時(shí)為低電位的兩個(gè)端頭，這種同時(shí)刻為高的對(duì)應(yīng)端叫變壓器的同極性端。由此可見(jiàn)，變壓器的極性決定線圈繞向，繞向改變了，極性也改變。在實(shí)用中，變壓器的極性是變壓器并聯(lián)的依據(jù)，按極性可以組合接成多種電壓形式，如果極性接反，往往會(huì)出現(xiàn)很大的短路電流，以致燒壞變壓器。因此，使用變壓器時(shí)必須注意銘牌上的標(biāo)志。
18、如何判別變壓器極性？
當(dāng)遇到變壓器銘牌標(biāo)志不清或系舊變壓器，可通過(guò)測(cè)試加以判別，方法有兩種：
(1)直流法
測(cè)單相變壓器時(shí)，如圖36所示，在初級(jí)線圈一側(cè)拉入一個(gè)1.5伏的干電池，然后在次級(jí)線圈拉入一直流毫伏表。當(dāng)合上開(kāi)關(guān)K的一瞬間，表針朝正方向擺動(dòng)(或拉開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)表針向負(fù)方向擺)，說(shuō)明接電池正極一端是同極性，或叫同名端。測(cè)試三相變壓器的極性和級(jí)別，多采用直流法進(jìn)行。測(cè)試方法為：在初級(jí)線圈側(cè)接上干電池和開(kāi)關(guān)K，先在A端接電池正極，B端接電池負(fù)極，再在次級(jí)線圈a、b、c之間拉入三個(gè)毫伏表，如圖37所示，
接表時(shí)要注意按順序接入，例如在次級(jí)線圈a、b間，a端接在電表正極，b端接在電表負(fù)極：b、c間，b接正極，c接負(fù)極：a、c間，a接正極，c接負(fù)極。接好后，將開(kāi)關(guān)K合上，測(cè)出ab間、bc間、ac間的電表指示。再將電池改接在初級(jí)線圈的BC間和AC間分別進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)得結(jié)果列成表，可以判斷出被測(cè)變壓器的級(jí)別。
(2)交流法
把初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的一對(duì)同名端，例如Aa，用導(dǎo)線接起來(lái)，如圖38所示。然后在AX初級(jí)線圈間拉入交流電(比較低的便于測(cè)量的)。用電壓表分別測(cè) 量AX間電壓V1值，XX間電壓V2值，以及ax間電壓V3值。如果V2數(shù)值是V1與V3電壓之差，則Aa是同極性端，如果V2數(shù)值是V1與V3電壓之和，則AX是同極性端。
變壓器巡視檢查中的內(nèi)容
變壓器聲音是否正常；有無(wú)滲、漏油現(xiàn)象；油標(biāo)，油位是否正常；瓦斯繼電器內(nèi)部有無(wú)氣體；呼吸器是否完整；防潮劑有無(wú)失效變色現(xiàn)象；風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常；溫度計(jì)指示是否正常；變壓器內(nèi)部聲音是否正常；電纜和引母線有無(wú)過(guò)熱、移動(dòng)、變形等。
