变压器

变压器是指利用电磁感应原理改变交流电压的装置

变压器根据用途可分为电力变压器和特种变压器。电力变压器主要用于输配电线路，调节交流电压以满足不同用户的需求。特种变压器用于冶炼、电气加工、电力牵引、通信、自动控制等特殊领域。[2] 它的主要部件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。变压器的主要功能包括电压转换、电流转换、阻抗转换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域。

1材料介绍

在电气设备中

在无线电路中，变压器通常用于电压调节、阻抗匹配和安全隔离。在发电机中，无论线圈在磁场中移动，还是磁场在固定线圈中移动，都会在线圈中感应出电动势。在这两种情况下，磁通量的值保持不变，但与线圈相交的磁通量的数量发生变化。这就是互感的原理。变压器是一种利用电磁互感来转换电压、电流和阻抗的设备。

变压器最基本的形式是由两组用电线缠绕的线圈组成，这些线圈相互感应结合。当交流电流（具有特定的已知频率）流入一组线圈时，具有相同频率的交流电压将在另一组线圈中感应，感应电压的大小取决于两个线圈之间的耦合程度和磁通链接。

通常，连接到交流电源的线圈被称为初级线圈；该线圈两端的电压称为初级电压。次级线圈中的感应电压可以大于或小于初级电压，初级电压由初级线圈和次级线圈之间的匝数比决定。因此，变压器分为两种类型：升压变压器和降压变压器。

大多数变压器都有固定铁芯，一次线圈和二次线圈缠绕在铁芯上。基于铁材料的高导电性，大部分磁通量仅限于铁芯。因此，两组线圈

这可以实现相当程度的磁耦合。在一些变压器中，线圈和铁芯紧密结合，初级电压与次级电压的比值几乎与两个线圈的匝数之比相同。因此，变压器的匝数比通常可以用作变压器中升压或降压的参考指标。由于具有升压和降压的功能，变压器已成为现代电力系统的重要附件。输电电压的提高使远距离输电更加经济。至于降压变压器，它们使电力应用更加多样化。可以说，没有变压器，现代工业就无法达到现在的局面。

变压器也用于测试，称为测试变压器，分为充气式、油浸式、干式和其他测试变压器。它们是发电厂、供电局和研究机构用于进行交流耐压测试的基本测试设备。它们通过了国家质量监督局的标准，用于对各种电气产品、电气元件、绝缘材料和其他规定电压进行绝缘强度测试。

操作和维护

1.防止变压器过载运行：如果变压器长期过载，会导致线圈发热，绝缘逐渐老化，造成箱间短路、缺相或接地短路，油分解；

2.防止变压器铁心绝缘老化和损坏：铁心绝缘老化或夹紧螺栓套损坏会在铁心中产生显著的涡流，导致铁心长期发热和绝缘老化；

3.为防止在维修过程中意外损坏绝缘：在维修变压器的吊芯时，应注意保护线圈或绝缘套管。如果发现任何划痕或损坏，应及时处理。

2组件结构

变压器组件

包括本体（铁芯、绕组、绝缘、引线）、变压器油、油箱及冷却装置、调压装置、保护装置（吸湿器、安全气道、气体继电器、储油罐及测温装置等）、出线套管。

1.铁芯

铁芯是变压器的主要磁路部件。通常由硅含量高、厚度分别为0.35毫米、0.3毫米、0.27毫米的热轧或冷轧硅钢片组成，表面涂有绝缘漆。

铁芯分为铁芯柱和水平板两部分，铁芯柱上覆盖有绕组；水平板用于闭合磁路。

铁芯结构有两种基本形式：芯型和壳型。

2.绕组

绕组是变压器的电路部分，用双线绝缘扁线或漆包圆线缠绕。

变压器的组成

变压器通常包括：

两组或两组以上线圈：输入交流电流和输出感应电流。

金属芯：它将互感的磁场与线圈耦合。

变压器通常在低频下运行，电线缠绕在铁芯上形成绕组。虽然铁芯可能会造成一些能量损失，但它有助于限制变压器内部的磁场，提高效率。电力变压器根据铁芯和绕组的结构以及磁通支路的数量分为铁芯和外壳结构（三相变压器有3、4或5个支路）。他们的表现各不相同。

果心

薄钢芯

变压器通常使用硅钢材料制成的铁芯作为主磁路。这可以使线圈中的磁场更加集中，使变压器更加紧凑。电力变压器的铁芯必须设计为防止磁路饱和，有时有必要在磁路中设计一些气隙以降低饱和。实际使用的变压器铁芯是由非常薄的高电阻硅钢片层压在一起制成的。这可以减少由每一层涡电流产生的损耗和热量。电力变压器和音频电路之间有相似之处。一个典型的层状铁芯通常用字母E和I形成，被称为“EI变压器”。这种铁芯的一个问题是，断电后会保持剩磁。重新充电后，剩磁会导致铁芯暂时饱和。对于一些容量超过几百瓦的变压器，可能会发生严重后果。如果不使用限流电路，浪涌电流会导致主保险丝熔断。更严重的是，对于大型电力变压器来说，涌入电流会导致主绕组变形和损坏。

空心

线圈铁芯

线圈由电磁线组成，电磁线用于缠绕铁芯以产生磁场或通过磁场感应电流。

绝缘保护

屏蔽材料

一些变压器利用液体物质的循环来排出热量。常用的液体物质是变压器油，主要由烷烃、环烷烃和芳烃等化合物组成。变压器油具有更大的比热容，它吸收热量并在体积上膨胀，在管道中形成循环，然后通过散热装置将热量散发到空气中。一些变压器使用六氟化硫等气体物质作为冷却剂。由于热导率的限制，气体冷却剂通常用于小容量变压器。

关于变压器油，绝大多数变压器使用矿物油，而极少数变压器使用植物油。矿物油泄漏可能会造成环境污染，而植物油污染则不会那么严重。植物油的闪点高于矿物油。因此，在未来，植物油可能会取代矿物油。

3生产工艺

产量

随着中国经济持续、健康、高速发展，电力需求持续快速增长。2011年，全国用电量4.69万亿千瓦时，比上年增长11.7%，消费需求依然强劲。人均用电量3483千瓦时，比上年增加351千瓦时，超过世界平均水平。

中国电力建设的快速发展带动了中国变压器制造业的发展。2011年，全国变压器产量达到14.3亿千伏安，同比增长6.86%。2011年，中国变压器制造业共有1461家企业，主营业务收入超过2000万元；实现销售收入290-1400亿元，利润总额166.08亿元，资产规模2638.4亿元，产品销售利润339.72亿元。

中国变压器行业竞争激烈，外国跨国公司抢占了很大的市场份额，国内变压器制造企业数量也在快速增长。例如，山东永成变压器在中低端变压器市场竞争激烈。220千伏变压器生产能力企业20多家，110千伏变压器产品生产能力企业100多家。然而，生产500千伏以上变压器的企业通过技术和产能建立了较高的进入壁垒，市场格局趋于稳定。

根据规划，“十二五”期间，国家电网将投资约2.55万亿元用于电网建设。与“十一五”期间的1.5万亿元相比，“十二五”期间电网投资同比增长68%。细分来看，2.55万亿元中，将有5000亿元用于超高压电网投资，5000亿元将用于配电网投资，约1.55万亿元将用于其他电压等级电网线路投资。

在特高压电网投资中，特高压交流投资额约2700亿元。特高压交流的主要设备包括特高压变压器、电抗器、GIS组合开关、变压器等设备。在特高压投资中，设备投资约占45%，变压器（含电抗器）约占设备投资的30%。因此，据估计，在“十二五”期间，变压器（包括电抗器）的市场容量超过360亿元。

绕组材料

要制造变压器，我们必须对与变压器相关的材料有一定的了解。因此，我将在这里介绍这些知识。

1.铁芯材料

变压器中使用的铁芯材料是在铁板中添加硅，这可以降低钢板的导电性并增加电阻率。它可以减少涡流并减少损耗。我们通常将添加硅的钢板称为硅钢片。变压器中使用的硅钢片质量密切相关，硅钢片的质量通常用磁通密度B表示。通常，黑铁皮的B值为60008000，低硅钢片为900011000，高硅钢片为12000-16000。

2.绕组变压器常用材料

漆包线、纱包线、丝包线、纸包线，是最常用的漆包线。对电线的要求是导电性好，绝缘漆层具有足够的耐热性，并具有一定的耐腐蚀性。一般情况下，最好使用QZ型号的高强度聚酯漆包线。

3.绝缘材料

在绕组变压器中，线圈框架层之间的隔离和绕组电阻之间的隔离必须使用绝缘材料。通常，变压器框架材料可以由酚醛纸板、环氧树脂板或硬纸板制成。夹层可用聚酯薄膜、电话纸、6520复合纸等隔离，绕组电阻可用黄色蜡布或亚胺薄膜隔离。

4.浸渍材料

变压器缠绕后，最后的工序是浸渍绝缘漆，这样可以增强变压器的机械强度，提高绝缘性能，延长其使用寿命。通常，甲酚清漆可以用作浸渍材料或1032绝缘漆、树脂漆。

4工作原理

变压器是转换交流电压、交流电流和阻抗的设备。当变压器的初级线圈中有交流电流时，铁芯（或磁芯）中会产生交流磁通量，导致次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或多个绕组。连接到电源的绕组称为初级线圈，其余绕组称为次级线圈。

5主要分类

常用变压器的分类可概括如下：

1.除以相数：

1） 单相变压器：用于单相负载和三相变压器组。

2） 三相变压器：用于三相系统中的升压和降压。

2.按冷却方式分类：

1） 干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风扇冷却，主要用于高层建筑、高速收费站、局部照明和电子电路等小容量变压器。

2） 油浸式变压器：以油为冷却介质，如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

3.按用途分类：

1） 电力变压器：用于输电和配电系统中的电压上升和下降。

2） 互感器：如电压互感器、电流互感器、测量仪表、继电保护装置等。

3） 试验变压器：能产生高压并对电气设备进行高压试验。

4） 特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调节变压器、电容变压器、移相变压器等。

4.按绕组形式分类：

1） 双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。

2） 三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站，连接三个电压等级。

3） 自耦变压器：用于连接不同电压的电力系统。它也可以用作常规的升压或降压变压器。

5.根据铁芯形式：

1） 铁心变压器：用于高压电力变压器。

2） 非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是一种新型磁性材料，可将空载电流降低约80%。它是一种理想的节能型配电变压器，特别适用于农村电网和低负荷发展地区。

3） 外壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、焊接变压器；或者用于电子仪器、电视、收音机等的电力变压器。