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变压器绕组类型、作用以及应用特性

1840 2022-06-08 来源: IC先生 作者: IC先生

变压器是一种静态电机,用于通过电磁感应过程将交流电以稳定的频率从一个电路传输到另一个电路,但电压会根据需要增加或减少,主要用于提高或降低电路中的电压。

据了解,每台变压器都包括不同的部件,如铁芯、绕组、线圈、绝缘材料、储油柜、油、通气孔、分接开关、布赫兹继电器、冷却管和防爆门,其中变压器绕组在运行时起着关键作用。因此,本文简单介绍下变压器绕组的类型、作用及其应用特性。

变压器绕组的概念

变压器绕组包括不同匝数的铜线圈束,其中每束连接形成一个绕组。绕组主要取决于输入输出电源,否则取决于电压范围,变压器绕组图如下所示:

变压器绕组

变压器绕组有初级绕组和次级绕组两种类型。其工作过程是,初级绕组从电源获取电能,而次级绕组将电能传输到负载。

另外,变压器绕组材料是铝和铜,它们是变压器绕组中最常用的导体。铜的机械强度和导电性很高,而与铜相比,铝材料的成本更低且重量轻。通常情况下,铜绕组用于大型变压器,而铝导体用于小型和中型变压器。

变压器绕组类型

变压器绕组有以下不同的类型,其中主要包括以下几个分类:

  • 多层螺旋绕组
  • 螺旋绕组或螺旋绕组
  • 盘式绕组
  • 箔绕组
  • 圆柱形绕组
  • 交叉绕组
  • 盘式和连续盘式绕组
  • 铝绕组

1、多层螺旋绕组

多层螺旋绕组主要用于基于额定电压的高压变压器,如110kV及以上。这些类型的绕组包括许多串联缠绕和连接的圆柱形层。与内层相比,这些变压器绕组的外层更短,以便一致地分配电容。这些绕组主要用于增强变压器的浪涌行为。

2、螺旋绕组或螺旋绕组

螺旋绕组被称为螺旋绕组,用于低压和高容量变压器,其中电流较高且绕组匝数较小。变压器输出从160到1000千伏安和0.23到15千伏。

为了保护足够的机械动力,其横截面积不小于75mm至100mm平方,而用于构成并联导体的最大条带数为16。这些绕组有单螺旋、双螺旋和盘螺旋三种类型。

  • 通过倾斜沿螺纹线在轴向方向上的绕组称为单螺旋绕组。这些绕组在每个绕组中仅包含一层匝数。
  • 双螺旋型绕组减少了导体内的涡流损耗。因此,由于平行导体的数量减少,它们被用于径向。
  • 盘螺旋绕组的设计方式是,条带在径向方式内并排连接,以占据绕组的整个径向强度。
3、盘式绕组

盘式绕组的设计可以通过串联几个导体盘来完成。最初,可以通过缠绕不同的绝缘导体匝来形成圆盘,然后将它们串联以制成圆盘绕组。每个圆盘都可以用垫片与附近的圆盘分开。

盘式绕组和螺旋绕组之间的主要区别在于,螺旋绕组仅包括每个盘的平行导体的单捻,而盘式绕组包括每个盘的许多匝。25kV以上额定变压器采用盘式绕组。与螺旋类似,这些绕组在机械上也很坚固。

4、箔绕组

箔绕组主要采用薄铝片或铜片设计,将薄绝缘片覆盖数次,制成多层螺旋绕组。该绕组可以由单片或多片在平面侧平行缠绕内形成。这些适用于电流范围为12 – 600A的大容量变压器。

5、圆柱形绕组

这些绕组使用高达6.6kV的低压,其额定电流范围为10 – 600A,这些绕组经常以多层形式使用。在这些类型的绕组中,可以使用缠绕在垂直条上的圆形导体来增强冷却条件。这种布置将形成油道,以帮助更好地冷却。圆柱形绕组适用于使用高达33kV、800kVA和高达 80 A额定电流的高压额定值。对于裸导体,使用的最大直径尺寸为4 mm。

6、交叉绕组

交叉绕组用于小型变压器,这些绕组被分成几个线圈,以降低相邻层之间的电压,这些线圈在轴向上被分开0.5到1毫米的距离。相邻线圈之间的电压不应高于800 – 1000V。每个线圈的实际轴向长度约为50 毫米,而两个线圈的间距为6毫米,以容纳绝缘材料块。线圈的宽度范围从25毫米到50毫米。在正常情况下,这些绕组的强度比圆柱形绕组高。

7、盘式和连续盘式绕组

这种类型的绕组通常用于基于高容量的变压器,其中这些绕组包括多个串联或并联配置的圆盘或扁平线圈。可以使用在径向内螺旋缠绕的矩形条来形成这些线圈。这些类型的绕组中的导体是平行配置中的单个或多个带,绕在水平侧。所以这个导体的形成将使结构非常坚固。

此外,这些绕组中的圆盘用压板扇区彼此分开,其中这些扇区连接到垂直条纹。导体面积为4至50平方毫米,电流范围为12至600安。变压器油道的最小宽度为6毫米,主要用于35kV。这些类型的绕组的主要好处是它们提供了最大的机械轴向强度。

8、铝绕组

铝绕组是北美地区不同变压器(如干式和低压)的主要选择。在世界上大多数地区,铜绕组是主要的绕组材料,但选择这种铝绕组的主要原因是其初始成本低。与铜相比,铝绕组更灵活,因此非常容易。铝的最大电阻率在绕组内提供了更少的涡流损耗,这减少了热点的可能性。铝绕组或铜绕组的变压器具有相同的损耗和性能。但与铜线圈相比,铝绕线圈更大。

变压器绕组温度指示器

在变压器中,一旦负载增加,绕组温度就会升高。因此,为了控制变压器内的温度参数,需要测量顶部油和绕组温度。变压器内的绕组温度通过WTI(绕组温度指示器)测量,变压器油的温度通过油温指示器测量。

变压器绕组温度指示器

绕组温度指示器(WTI)的主要功能是指定变压器低压和高压绕组的温度以操作跳闸、报警和冷却器控制触点。在上图中,黑色指针显示 CWT(当前绕组温度),而红色指针显示最高绕组温度。

变压器绕组的优缺点

变压器绕组的优点包括以下几点内容:

  • 避免了冷凝漏磁和铁损。
  • 机械强度很高
  • 在高频工作时非常有效。
  • 故障率低
  • 降低生产成本

变压器绕组的缺点包括以下几点内容:

  • 很难扭转绕组。
  • 定位线圈的精度较低,因此可以改变电气特性和性能。
  • 费用较高

变压器绕组的应用

变压器绕组的应用主要包括以下几个方面的内容:

  • 变压器绕组有两种类型,初级绕组从主电源汲取能量,次级绕组将能量传输到负载。
  • 在交流电路中,它增加或减少电容器值或电阻或电感器。
  • 可以增加或减少电压或电流水平。

总结

以上就是关于变压器绕组类型、作用以及应用特性的相关内容,可以看出,变压器绕组就是导体缠绕在铁芯周围,变压器的输入和输出可由初级和次级绕组组成。

需要注意的是,为了安全运行,变压器绕组的结构必须在变压器中稳定。可以根据VA额定值为变压器选择合适的绕组。另外,在使用时,还需要注意变压器绕组内部温度的变化。

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变压器绕组类型、作用以及应用特性


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