干式變壓器的基本原理

圖1是干式變壓器原理的簡(jiǎn)圖。當正弦交流電壓U1被施加到初級線(xiàn)圈的兩端時(shí)，在導體中存在交流電流I1，并且產(chǎn)生交流磁通量1，其沿著(zhù)芯部穿過(guò)初級線(xiàn)圈和次級線(xiàn)圈以形成閉合磁路?；ジ须妱軺2在次級線(xiàn)圈中感應，自感電勢E1也在初級線(xiàn)圈中感應1。E1的方向與施加的電壓U1相反，并且振幅相似，因此限制了I1的幅度。為了保持磁通1，需要一定的功耗，干式變壓器本身就有一定的損耗。雖然此時(shí)次級沒(méi)有接負載，但初級線(xiàn)圈中仍有一定的電流，稱(chēng)為空載電流。

如果次級連接到負載，次級線(xiàn)圈將產(chǎn)生電流I2，產(chǎn)生的磁通量2與1相反，起到相互抵消的作用，降低鐵芯中的總磁通量，從而降低初級自感電壓E1，結果增加I1?？梢钥闯?，一次電流與二次負載密切相關(guān)。當二次負載電流增大時(shí)，I1增大，1也增大，1增大的部分正好補充2偏移的磁通量，以保持鐵芯中的總磁通量不變。如果不考慮干式變壓器的損耗，可以認為理想干式變壓器的二次負載消耗的功率是一次電源獲得的電功率。干式變壓器可以根據需要通過(guò)改變次級線(xiàn)圈的匝數來(lái)改變次級電壓，但不能改變允許負載消耗的功率。

干式變壓器損耗

干式變壓器的初級繞組通電時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通量在鐵芯中流動(dòng)。因為磁心本身是導體，在垂直于磁力線(xiàn)的平面上會(huì )感應出電勢。這個(gè)電勢會(huì )在核心的橫截面上形成一個(gè)閉環(huán)，產(chǎn)生電流，就好像是一個(gè)渦流一樣，叫做渦流。這種渦流增加了干式變壓器的損耗，增加了鐵芯發(fā)熱的干式變壓器的溫升。渦流引起的損耗稱(chēng)為鐵損。此外，纏繞干式變壓器需要大量的銅線(xiàn)，這些銅線(xiàn)具有電阻，當電流流過(guò)時(shí)會(huì )消耗一定的功率，這部分損耗往往會(huì )變成熱量而被消耗掉。我們稱(chēng)這種損失為銅損。因此，干式變壓器的溫升主要由鐵損和銅損引起。

干式變壓器由于鐵損和銅損，其輸出功率總是小于輸入功率。因此，我們引入一個(gè)效率參數來(lái)描述這一點(diǎn)，=輸出功率/輸入功率。

干式變壓器材料

纏繞一個(gè)干式變壓器，必須對干式變壓器相關(guān)的材料有一定的了解，所以我在這里介紹一下這個(gè)知識。

1.核心材料：

干式變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵皮、低硅鋼片和高硅鋼片。在鋼板中加入硅可以降低鋼板的電導率，增加電阻率，減少渦流，降低其損耗。干式變壓器用硅鋼片的質(zhì)量與硅鋼片的質(zhì)量密切相關(guān)。硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來(lái)表示，一般黑鐵皮的B值在6000-8000，低硅鋼片在9000-11000，高硅鋼片在12000-16000。

2.干式變壓器繞組常用的材料有

漆包線(xiàn)、沙包線(xiàn)、絲線(xiàn)、較常用的漆包線(xiàn)。對導線(xiàn)的要求是良好的導電性、足夠的絕緣漆層耐熱性和一定的耐腐蝕性。一般情況下，較好使用Q2型高強度聚酯漆包線(xiàn)。 #p#分頁(yè)標題#e#

3.絕緣材料

在繞組干式變壓器中，線(xiàn)圈架和繞組之間的絕緣應使用絕緣材料。干式變壓器的框架材料一般可采用酚醛紙板、聚酯薄膜或電話(huà)紙制成，層間可采用絕緣，繞組間可采用黃布絕緣。

4.浸漬材料：

干式變壓器繞線(xiàn)后，必須經(jīng)過(guò)較后一道工序，即，

電力干式變壓器的特性參數

1.工作頻率

干式變壓器的鐵心損耗與頻率有很大的關(guān)系，因此應根據使用頻率進(jìn)行設計和使用，這種頻率稱(chēng)為工作頻率。

2.額定功率

在規定的頻率和電壓下，干式變壓器可以長(cháng)時(shí)間工作，而不會(huì )超過(guò)規定溫升的輸出功率。

3.額定電壓

指干式變壓器線(xiàn)圈上允許施加的電壓，運行時(shí)不得超過(guò)規定值。

4.電壓比

指干式變壓器的一次電壓與二次電壓之比，不同于空載電壓比和負載電壓比。

5、空載電流

干式變壓器二次開(kāi)路時(shí)，一次仍有一定電流，稱(chēng)為空載電流?？蛰d電流由磁化電流(產(chǎn)生磁通量)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。50Hz電源的干式變壓器，空載電流基本等于磁化電流。

6、空載損耗

指干式變壓器次級開(kāi)路時(shí)在初級測量的功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流對初級線(xiàn)圈銅電阻造成的損耗(銅損耗)，非常小。

7.效率

指二次電源P2與一次電源P1之比的百分比。一般干式變壓器的額定功率越高，效率越高。

8.絕緣電阻

所述干式變壓器各線(xiàn)圈之間以及各線(xiàn)圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻與所用絕緣材料的性能、溫度和濕度有關(guān)。

電源用干式變壓器的基本知識

干式電力變壓器中常用的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)：

1.初級繞組：指電力干式變壓器的電力輸入端。

2.次級繞組：指干式電力變壓器的輸出端。

3.額定輸入電壓U1是指連接到電力干式變壓器初級的電壓，即電力干式變壓器的工作電壓。GS干式變壓器U1=230伏；對，BS

4．空載電流I0：是指電源干式變壓器的初級接上額定輸入電壓U1而次級不帶負載（即開(kāi)路）時(shí)，流過(guò)初級的電流。I0與干式變壓器的設計有關(guān)，即使是兩個(gè)不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的相同規格的電源干式變壓器，其I0也可能不同。

5．空載電壓U0：是指干式變壓器初級接受上額定輸入電壓U1而次級不帶負載（即開(kāi)路）時(shí)，次級兩端的電壓。U0與干式變壓器的設計有關(guān)，即使是兩個(gè)不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的相同規格的電源干式變壓器，其U0也可能不同。

6．負載電流I2：是指干式變壓器初級接上額定輸入電壓U1，次級接上額定負載時(shí)，流過(guò)負載的電流。

7．負載電壓U2：是指干式變壓器初級接上額定輸入電壓U1，次級接上額定負載時(shí)，負載兩端的電壓。

8．定輸出功率P2：是指干式變壓器在額定輸入電壓U1時(shí)的輸出功率，它表示干式變壓器傳送能量的大小。一般來(lái)說(shuō)，在相同頻率下，P2越大，干式變壓器的尺寸越大；P2相同，即使輸出電壓U2不同，干式變壓器的尺寸也相同，即干式變壓器的價(jià)格也應相差無(wú)幾。

由公式P2=U2*I2可知若輸出功率P2一定，若輸出電壓U2越高，則輸出電流I2越低。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)輸出功率P2=10VA的干式變壓器，若輸出電壓U2=24V，則輸出電流I2=P2/U2=10VA/24V＝0.416A；若U2=12V，則輸出電流I2=0.833A。

其次，我們來(lái)討論了一下EN61558-1(等同于IEC61558-1)中對電源干式變壓器的幾點(diǎn)要求：

1．空載電壓U0有一個(gè)較高限值，其數值與干式變壓器的輸出功率P2對應，如下所示：

P2 10VA時(shí)，(U0－U2)/U2 100%;

10VA2 25VA時(shí)，(U0－U2)/U2

25VA2 63VA時(shí)，(U0－U2)/U2

63VA2 250VA時(shí)，(U0－U2)/U2

250VA2 630VA時(shí)，(U0－U2)/U2

630VA2時(shí)，(U0－U2)/U2

以上各式中的U2為干式變壓器的負載電壓。

2．負載電壓U2應在一定范圍內，由下式考核：

|(U2-U2R)/U2R|

若干式變壓器帶整流器，則|(U2-U2R)/U2R| 10%

上式中U2R為額定負載電壓。

舉例來(lái)說(shuō)，針對一個(gè)輸出為24V，12VA的干式變壓器，將干式變壓器的初級接上額定輸入電壓，次級接上負載，調節負載的阻值大小，使得流過(guò)負載的電流為12VA/24V=0.5A時(shí)，測量負載兩端的電壓即為U2。此例中U2R＝24V，則若23.8V U2 25.2V,此干式變壓器的輸出參數合格。

3．干式變壓器的溫升 T

在環(huán)境溫度為25℃時(shí)，將干式變壓器的初級接上額定輸入電壓，次級接上額定負載，使干式變壓器正常工作。然后將輸入電壓增加到1.06倍額定輸入電壓，待干式變壓器達到熱穩定狀態(tài)后，測量干式變壓器的溫升 T及外殼溫度。

對耐熱等級為B級（130℃）的干式變壓器來(lái)說(shuō)， T 95K，外殼溫度不大于80℃。

注：熱穩定是指溫度在1小時(shí)內的變化不超過(guò)1℃。

4．介電強度

干式變壓器的初級和次級之間、初級和殼體之間應能承受4200V歷時(shí)1min.的交流電壓而不出現擊穿或閃絡(luò )現象。