電力變壓器的概述

變壓器是利用電磁感應原理,以相同的頻率在兩個或更多的繞組之間變換電壓或電流的一種靜止電氣設備。自19世紀被發明以來,變壓器已成為電力系統最基本和重要的設備之一,被廣泛應用于輸變電系統和配電系統中。
一、變壓器的基本原理
變壓器的基本原理是電磁感應,無論是單相還是三相電力變壓器,在其構成磁路的鐵芯柱上,都裝有一、二次繞組。現以單相雙繞組(或三相中一相)變壓器為例來說明,它由兩個繞組和鐵芯組成,工作原理如圖1-1所示。

式中 f———頻率, Hz; N1 、 N2———一、 二次繞組的匝數; Φm———主磁通的最大值, Wb; Bm———主磁感應強度的最大值, T; S———鐵芯截面積, m 2 。 如令變壓器的變比為

可見, 一、 二次繞組的電壓比等于匝數比。 因此, 只要改變兩個繞組中任一繞組 的匝數, 就可以改變一、 二次繞組的電壓比, 從而實現改變電壓的目的。 變壓器通過電磁耦合關系, 將一次側的電能傳輸到二次側去, 如果忽略漏磁因素, 即變壓器本身損耗不計, 則向變壓器輸入的功率等于變壓器向外輸出的功率, 即

說明變壓器一、 二次電流與一、 二次繞組匝數成反比。
二、 變壓器的分類
(1) 按相數分為單相變壓器和三相變壓器。
(2) 按絕緣介質分為干式變壓器和油浸式變壓器。
(3) 按用途分為電力變壓器、 儀用變壓器、 試驗變壓器和特種變壓器 (如電爐變壓器、 整流變壓器和調整變壓器等)。
(4) 按繞組形式分為雙繞組變壓器、 三繞組變壓器和自耦變壓器。
(5) 按鐵芯形式分為芯式變壓器、 非晶合金變壓器 (非晶合金鐵芯變壓器采用新型 導磁材料使得空載電流下降約 80% , 是目前節能效果較理想的配電變壓器, 特別適用于農村電網和發展中地區等負荷率較低的地區) 和殼式變壓器 (用于大電流的特殊變壓器, 如電爐變壓器、 電焊變壓器或用于電子儀器及電視、 收音機等的電源變壓器)。
(6) 按調壓方式分為無勵磁調壓變壓器和有載調壓變壓器。
三、 變壓器的基本結構
以常用的油浸式變壓器 (常見結構如圖 1 - 2 所示) 為例對變壓器基本結構進 行介紹, 其主要結構部件有鐵芯、 繞組、 油箱和套管等。

圖 1 - 2 油浸式變壓器基本結構示意圖