【文章內容簡介】 ，以 kVA 或 MVA 表示，當對變壓器施加額定電壓時，根據(jù)它來確定在規(guī)定條 件下不超過溫升限值的額定電流。 雙繞組變壓器的額定容量即為繞組的額定容量，（由于變壓器的效率很高，通常一，二次側的額定容量設計成相等） ， 多繞組變壓器應對每個繞組的額定容量加以規(guī)定。其額定容量為量大的繞組額定容量；當變壓器容量由冷卻方式而變更時，則額定容量是攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 變壓器原理 4 指量大的容量。 我國現(xiàn)在變壓器的額定容量等級是按 8R ≈ 的倍數(shù)增加的，如容量有 100、 12160、 200??kVA 等，只有 30 kVA和 63 000 kVA 以外的容量等級與優(yōu)先數(shù)系有所不同。1967年以前變壓器的額定容量等級是按 8 ?? 倍數(shù)增加的 8R 容量系列。 對 于單相變壓器 )k V A(10UI10UIS 32N2N31N1NN ?? ???? 式（ ） 對于三相變壓器 )k V A(10IU310IU3S 32N2N31N1NN ?? ???? 式（ ） 變壓器的容量大小與電壓等級也是密切相關的。電壓低，容量大時電流大，損耗增大；電壓高，容量小時絕緣比例過大，變壓器尺寸相對增大，因此，電壓低的容量必小 。電壓高的容量必大。 額定電流 和頻率 變壓器的額定電流是由繞組的額定容量除以該繞組的額定電壓及相應的系數(shù)（單相為 1，三相為 3 ） ,而并得的電流經繞組線端的電流 。 因此變壓器的額定電流就是各繞組的額定電流，是指線電流，也以有效值表示（要注意組成三相的單相變壓器） 。 額定頻率是指對變壓器所設計的運行頻率，我國標準規(guī)定頻率為 50Hz 。 空載電流和空載損耗 空載電流是指當向變壓器的一個繞組（一般是一次側繞組）施加額 定頻率的額定電壓時，其它繞組開路，流經該繞組線路端子的電流，稱為空載電流 0I 其較小的有功分量oaI 用以補償鐵心的損耗，其較大的無功量 orI 用于勵磁以平衡鐵心的磁壓降。 空載電流 20r20a0 III ?? 式（ ） 通常 Io以額定電流的百分數(shù)表示： %3~%I N00 ??? 式（ ） 空載電流的有功分量 0aI 是損耗電流，所汲取的有功功率稱空載損耗 Po，即指當以額定頻率的額定電壓施加于一個繞組的端子上，其余各繞組開路時所汲取的有功功率。忽略空載運行狀態(tài)下的施電線繞組的電阻損耗時又稱鐵損。因此，空載損耗主要決定于鐵心材質的單位損耗。 阻抗電壓和負載損耗 雙繞組變壓器當一個繞組短接（一般為二次側）另一繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓 Uz，多繞組變壓器則有任 意一對繞組組合的 Uz。通常阻抗電壓以額定電壓百分比表示 %100UU%U NZZ ?? 式（ ） (且應折算到參考溫度 ) 一個繞組短接（一般為二次）。另一繞組流通額定電流時所汲取的有功功率稱為負載損耗 PR. 負載損耗＝最大一對繞組的電阻損耗＋附加損耗附加損耗包括繞組溫度損耗，并繞導線的環(huán)流損耗，結構損耗和引線損耗，其中電阻損耗攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 變壓器原理 5 也稱為銅耗，負載損耗也要折算到參考溫度。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 整流變壓器 6 3 整流變壓器 整流變壓器及其結構 整流變壓器屬于交流變壓器的一種。交流分為整流、逆變和變頻三種。整流是由交流電變成直流電，其變壓器稱為整流變壓器。逆變是由直流電變?yōu)榻涣麟?，其裝置稱為逆變器。變頻是專門改變交流電頻率的，其裝置稱為變頻器。其中整流的用途最為廣泛。整流變壓器是整流元件的電源變壓器，與整流元件一起把交流電變?yōu)橹绷麟姟? 整流變壓器的總體結構形式很多， ① 按整流電路形式分類 1)三相橋式整流變壓器結構 2)雙反星形帶平衡電抗器的整流變壓器結構 3)雙反星形三相五柱式整流變壓器結構 ② 按調壓方式分類 1)無勵磁調壓整流變壓器結構 2)有載調壓整流變壓器結構 這其中又有： ③ 按器身安裝方式分類 1)器身連箱蓋結構 2)鐘罩式結構 這其中又分成： ④ 按冷卻方式分類可分為自冷，風冷、強油水冷或風冷以及強油導向冷卻。 ⑤ 按用途分類，整流變壓器分為冶金、化工和牽引用三大類。它們在調壓方式、調壓范圍和二次側相電壓上有所區(qū)別，共同特點是二次電壓低、電流大。為了提高整流效率，二次側的相數(shù) 一般不少于 3 相，有時采用 6相、 12 相或者加移相線圈或更多相數(shù)如 72相。 此外，變壓器還可分為主調共箱式和主調分箱式以及內附飽和電抗器、平衡電抗器和外附飽和電抗器、平衡電抗器等結構。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 整流變壓器 7 整流變壓器特點和用途 整流變壓器的一次側接交流電網，稱為網側；二次側接硅整流器，稱為閥側。整流變壓器特點： ① 電流波形不是正弦波。由于整流器各臂在同一周期內輪流導通，流經整流臂的電流波形為斷續(xù)的近似矩形波，所以整流變壓器各相繞組中的電流波形也不是正弦波。用晶閘管整流時，觸發(fā)延遲角越大，則電流的起伏陡度越大，電流中諧波成 分也越大，諧波成分將使渦流損耗增大。變壓器各相二次繞組中的電流含有直流分量。這種現(xiàn)象帶來一系列影響，如變壓器漏磁通和附加損耗相應增大，漏抗電壓降增加，整流元件陽極電流產生重疊，致使整流變壓器視在功率總比直流輸出功率大，除橋式電路外，二次側的視在功率也比一次側的大。 整流回路輸出的直流電壓，不是純的直流，其波形在某種程度上是脈動的。帶有交流成分，顯然相數(shù)越多，直流電壓的脈動就越小。一般實際應用的整流線路相數(shù)最多不超過 12 相，為了減小直流電壓的脈動，在整流回路中串聯(lián)著濾波電抗器及并聯(lián)電容器，這樣可以使整流后的電 壓接近純的直流。 在三相整流電路中，二次繞組的利用系數(shù)，三相半波的 K2=；而六相半波的K2=，都不高，所以工業(yè)用的整流變壓器均采用三相橋式和雙 Y 帶平衡電抗器的整流線路。 所有的整流變壓器實際上都有漏抗存在，在整流過程中，當某一陽極整流完畢后而換另一個陽極整流時，陽極電流的變化不會突變，而是一個陽極電流慢慢減弱，另一個陽極電流慢慢增強，因而產生了兩個陽極同時整流即所謂重疊現(xiàn)象。有重疊現(xiàn)象存在時，一、二次電流以及整流后的直流電壓等的數(shù)值都要引起變化。 ② 變壓器利用系數(shù)的高低與其聯(lián)結方式直接有關。 根據(jù)整流裝置的要求， 整流 變壓器的二次側有多種方式的聯(lián)結。但為了提高變壓器利用系數(shù)，應盡量采用三相橋式和雙反星形帶平衡電抗器的整流線路。 ③ 變壓器的阻抗要足夠大。整流變壓器往往二次電流較大，電壓較低。因此，當整流元件擊穿時，變壓器繞組中就會流過很大的短路電流產生比普通變壓器大得多的電動力。為了有效地限制短路電流，變壓器的阻抗要設計得大一些，其繞組和鐵心等結構的機械強度也要相應加強。這就是整流變壓器外形較為胖的原因。 ④ 整流變壓器的電氣性能、空載損耗、負載損耗等電氣參數(shù)，目前還沒有統(tǒng)一的規(guī)定，設計或訂貨時，可參 照同容量電力變壓器的參數(shù)。 ⑤ 整流變壓器閥側有多種特殊的接法。采用晶閘管時，單相的常采用單相橋式整流電路；三相電壓較低（整流電壓≤ 250V）的常采用雙反星形帶或不帶平 衡電抗器 6相半波整流電路；三相電壓較高的采用三相橋式整流電路。但對于輸出功率在 40kVA以下的中小功率硅整流設備，宜采用三相橋式整流電路。三相橋式整流電路還可以形攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 整流變壓器 8 成 6 相、 12 相、以至于 48 相及以上的整流電路。各種不同整流變壓器的用途和特點見表 。 表 整流變壓器的用途和特點 用 途 特 點 電化（電解）用制取金 屬，電解食鹽以制取氯、堿，電解水以制取氫等，也用于石墨化電爐 、大電流、閥側電流可達 100kA，直流電壓不超過 1000V，單臺容量可達數(shù)萬 kVA ，為了保持電解槽電流恒定，必須用有載調壓（如鋁電解若不用飽和電抗器作細調時，每天調壓 100次以上），有時還用飽和電抗器作細調和穩(wěn)流，少數(shù)也有采用晶閘管調壓的。調壓范圍較大。如食鹽水電解約為 60%～ 105%，鋁電解約為10%～ 105%。 牽 引 用于礦山、城市電機車的直流供電 ，采用無 勵磁調壓，調壓范圍為177。 5% ，經常有不同程度的短期過載，所以連續(xù)額負載下的溫升限值應取得低，電流密度也低 ，短路故障機會較多，變壓器的阻抗要求大 用 用于電氣化鐵道電力機車 ，網側電壓為線電壓 ；也有用晶閘管調壓 ，供給電動機的電樞、勵磁和其他 傳動用（用于直流電動機供電，例如供給軋鋼電動機） ，分別供給正、反向傳動或正向傳動、反向 制動 直流輸電用的換流變壓器 、大容量 電鍍和電加工用 、電流大 同步電機勵磁 蓄電池充電 ，此時在反電動勢的作用下，因導通角減小，繞組電流有效值加大 串級調速（逆變） 經常在逆變方式下運行 靜電除塵 高電壓、小電流，與高壓試驗變壓器相仿 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 整流變壓器 9 整流變壓器現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 變壓器的現(xiàn)狀：隨著半導體工業(yè)的發(fā)展，又由于硅變 流器具有體積小、重量輕、效率高、使用壽命長、耐高溫、利用系數(shù)高以及使用維護簡單等優(yōu)點，已經完全取代了早年的水銀（汞弧 ） 變流器。 SL730～ 1600/10 系列和 S730～ 1600/10 系列的配電變壓器已被列入國家淘汰的機電產品，推薦更新的產品為 S930～ 1600/10 系列 電 力變壓器。 在電力變壓器發(fā)展的同時，整流變壓器也相應的提升了一個高度。 變壓器的發(fā)展方向：從當前城鄉(xiāng)電網改造的情況來看，我國供電電網要求配電變壓器小容量化，降低噪聲，就近安裝，美化環(huán)境，環(huán)網供電，以盡量縮短低壓配線，降低二次線損，改善電 壓品質。 我國的變壓器制造業(yè)和使用總的發(fā)展趨勢是： ① 采用新材料，降低損耗。 ② 采用新結構，以求重量輕、體積小。 ③ 提高產品的可靠性，減少甚至免維修。 ④ 防火防爆，安全供電。 ⑤ 節(jié)約原材料，降低成本。 ⑥ 針對我國目前電網用電峰谷進一步加大的現(xiàn)狀，要提高配電變壓器的過載能力，要求其具有較強的超銘牌運行能力。 ⑦ 研究科學的效率曲線，盡可能按高效運行的原則合理選用。 ⑧ 跟蹤國際潮流，進一步簡化配電變壓器的結構，取消無功勵磁，分接開關做到高度的通用化、標準化、互換化，增加自身的保護功能。 見于變壓器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，一些新技術、新 材料、新工藝的應用也層出不窮。目前變壓器行業(yè)的新材料和新技術在不斷發(fā)展，除低損耗變壓器、非晶和金鐵心變壓器、干式變壓器、全密封變壓器、調容量變壓器、防雷變壓器、卷鐵心變壓器、 R 型變壓器、單相變壓器、有載調壓變壓器、組合式變壓器、箱式變壓器外還有硅油變壓器、六氟化硫變壓器、超導變壓器等。 新材料的應用：非晶和金和速冷法制成的硅鋼片，激光照射和機械壓痕的高導磁取向硅鋼片， HIB高導磁取向電工鋼片，菱格上膠絕緣紙。 新工藝的應用：階梯疊鐵心工藝，圓柱矩軛鐵心的應用，貼心自動疊裝生產線，鐵心硅鋼片的專業(yè)生產，用激 光 刀作切割刀，繞組整體套裝。 改進技術的應用：采用橢圓形繞組，采用半油道結構，解決直流電阻不平衡率問題，不同硅鋼片搭配使用的性能變化，一種新的 D聯(lián)結方法，配電變壓器低壓引線的改進，變頻調速繞線機。 新技術的應用：現(xiàn)場裝配型（ ASA）變壓器，向超高壓、大容量變壓器發(fā)展， SF6氣體絕緣變壓器，硅油變壓器，超導變壓器等。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 設計材料與基本參數(shù) 10 4 設計材料與基本參數(shù) 設計的原始材料和要求 交交變頻 交流裝置需要一臺整流變壓器，其銘牌數(shù)據(jù)如下： 產品型號： ZSCB83600/10/ 額定 容量： 3600/4680kVA 額定電壓： 10177。 2 %/ 相數(shù)： 3 限定電流： 208/270； 1872/2434 額定頻率： 50Hz 聯(lián)結組別： Dy11