❶ 變電所一次、二次設備的工作原理
在發電來廠,變電所中,發電自機,變壓器,電動機,開關(斷路器),隔離開關等叫一次設備.為了安全,經濟地發,供電,對一次設備及其電路進行測量,操作和保護而裝設的輔助設備,例如各種測量儀表,控制開關,信號器具,繼電器等,叫做二次設備.連接二次設備的電路,就叫做二次迴路.
在變電站中輸送和分配電能的高壓電氣設備。變壓器、斷路器、隔離開關、自動開關、接觸器、刀開關、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器等。由一次設備相互連接,構成輸電、配電或進行其它生產的電氣迴路稱為一次迴路或一次接線系統。二次設備是指對一次設備的工作進行監測、控制、調節、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或生產指揮信號所需的低壓電氣設備。如熔斷器、控制開關、繼電器、控制電纜等。由二次設備相互連接,構成對一次設備進行監測、控制、調節和保護的電氣迴路稱為二次迴路或二次接線系統。
❷ 變電站的電容器的具體原理和作用是什麼
最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(包括空氣)構成的。通電後,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由於中間的絕緣物質,所以整個電容器是不導電的。
1、耦合:用在耦合電路中的電容稱為耦合電容,在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路,起隔直流通交流作用。
2、濾波:用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容,在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路,濾波電容將一定頻段內的信號從總信號中去除。
3、退耦:用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容,在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路,退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。
4、高頻消振:用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容,在音頻負反饋放大器中,為了消振可能出現的高頻自激,採用這種電容電路,以消除放大器可能出現的高頻嘯叫。
5、諧振:用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容,LC並聯和串聯諧振電路中都需這種電容電路。
(2)變電所實驗裝置目的原理擴展閱讀:
變電站的結構設計與設備布置一般具有如下要求:
1、建築物底層的附屬10 kV變電站不需分室,變壓器及高低壓開關櫃可同層同室布置,僅需保持特定間距,具有專有建築物的35 kV獨立變電站應按照功能分層分室布置;
2、變電站的室內布置應緊湊合理,便於運行人員的操作、檢修、試驗與巡視,開關櫃安裝位置應滿足最小通道寬度要求,並適當考慮發展及擴建要求;
3、分室布置變電站應合理布置站內各功能室的位置,高壓配電室與高壓電容器室相鄰,低壓配電室與變壓器室相鄰,低壓配電室應便於出線,控制室位置應便於運行人員的工作與管理;
4、高低壓配電室的設施應符合安全與防火要求,站內不允許採用可燃材料裝修;
5、高低壓配電室、電容器室及變壓器室的門應向外開,相鄰兩配電室的門應雙向開啟;
6、高低壓配電室、電容器室、變壓器室及主控室應設置防範雨、雪、蛇、鼠等從門、窗及纜溝入室的設施。
❸ 變頻串聯諧振成套試驗裝置有什麼工作原理
變頻串聯諧振裝置是運用串聯諧振原理,利用勵磁變壓器激發串聯諧振迴路,調節變頻控制器的輸出頻率,使迴路電感L和試品C串聯諧振,諧振電壓即為加到試品上電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用於電力、冶金、石油、化工等行業,適用於大容量,高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。
變頻串聯諧振試驗裝置主要由變頻控制器,勵磁變壓器,高壓電抗器,高壓分壓器等組成。變頻控制器又分兩大類,20KW及以上為控制台式,20KW以下為便攜箱式;它由控制器和濾波器組成。變頻控制器主要作用是把幅值和頻率都固定的380V或200V工頻正弦交流電轉變為幅值和頻率可調的正弦波。並為整套設備提供電源。勵磁變壓器的作用是將變頻電源輸出的電壓升到合適的試驗電壓。高壓電抗器L是諧振迴路重要部件,當電源頻率等於1/(2π√LCX)時,它與被試品CX發生串聯諧振。
適用於10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚己烯電力電纜交流耐壓試驗。適用於60KV、220KV,500KVGIS交流耐壓試驗。適用於大型變壓器,發電機組工頻耐壓試驗;電力變壓器感應耐壓試驗;接地電阻測量。
❹ 變電站的運行原理是什麼
變壓器是變電站的主要設備,分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器即高 變電站2
、低壓每相共用一個繞組,從高壓繞組中間抽出一個頭作為低壓繞組的出線的變壓器。電壓高低與繞組匝數成正比,電流則與繞組匝數成反比。 變壓器按其作用可分為升壓變壓器和降壓變壓器。前者用於電力系統送端變電站,後者用於受端變電站。變壓器的電壓需與電力系統的電壓相適應。為了在不同負荷情況下保持合格的電壓有時需要切換變壓器的分接頭。 按分接頭切換方式變壓器有帶負荷有載調壓變壓器和無負荷無載調壓變壓器。有載調壓變壓器主要用於受端變電站。 電壓互感器和電流互感器。它們的工作原理和變壓器相似,它們把高電壓設備和母線的運行電壓、大電流即設備和母線的負荷或短路電流按規定比例變成測量儀表、繼電保護及控制設備的低電壓和小電流。在額定運行情況下電壓互感器二次電壓為l00V,電流互感器二次電流為5A或1A。電流互感器的二次繞組經常與負荷相連近於短路,請注意:絕不能讓其開路,否則將因高電壓而危及設備和人身安全或使電流互感器燒毀。 開關設備。它包括斷路器、隔離開關、負荷開關、高壓熔斷器等 變壓器
都是斷開和合上電路的設備。斷路器在電力系統正常運行情況下用來合上和斷開電路;故障時在繼電保護裝置控制下自動把故障設備和線路斷開,還可以有自動重合閘功能。在我國,220kV以上變電站使用較多的是空氣斷路器和六氟化硫斷路器。 隔離開關(刀閘)的主要作用是在設備或線路檢修時隔離電壓,以保證安全。它不能斷開負荷電流和短路電流,應與斷路器配合使用。在停電時應先拉斷路器後拉隔離開關,送電時應先合隔離開關後合斷路器。如果誤操作將引起設備損壞和人身傷亡。 負荷開關能在正常運行時斷開負荷電流沒有斷開故障電流的能力,一般與高壓熔斷絲配合用於10kV及以上電壓且不經常操作的變壓器或出線上。 為了減少變電站的佔地面積近年來積極發展六氟化硫全封閉組合電器(GIS)。它把斷路器、隔離開關、母線、接地開關、互感器、出線套管或電纜終端頭等分別裝在各自密封間中集中組成一個整體外殼充以六氟化硫氣體作為絕緣介質。這種組合電器具有結構緊湊體積小重量輕不受大氣條件影響,檢修間隔長,無觸電事故和電雜訊干擾等優點,具有發展前765kV已在變電站投入運行。目前,它的缺點是價格貴,製造和檢修工藝要求高。
❺ 變電站工作原理
變電站工作原理就是電磁感應原理。
變電站里,當交流電壓加到一次側繞組後,電流流入該繞組,由於勵磁作用在鐵心中產生磁場,這個磁場不僅穿過一次側繞組,同時也穿過二次側繞組,二次側繞組中由於有線圈就會產生感應電動勢,如果二次側與外電路的負載接通,便有交流電流流出。
(5)變電所實驗裝置目的原理擴展閱讀:
變電站的結構設計與設備布置一般具有如下要求:
①建築物底層的附屬10 kV變電站不需分室,變壓器及高低壓開關櫃可同層同室布置,僅需保持特定間距,具有專有建築物的35 kV獨立變電站應按照功能分層分室布置;
②變電站的室內布置應緊湊合理,便於運行人員的操作、檢修、試驗與巡視,開關櫃安裝位置應滿足最小通道寬度要求,並適當考慮發展及擴建要求;
③分室布置變電站應合理布置站內各功能室的位置,高壓配電室與高壓電容器室相鄰,低壓配電室與變壓器室相鄰,低壓配電室應便於出線,控制室位置應便於運行人員的工作與管理;
④高低壓配電室的設施應符合安全與防火要求,站內不允許採用可燃材料裝修;
⑤高低壓配電室、電容器室及變壓器室的門應向外開,相鄰兩配電室的門應雙向開啟;
⑥高低壓配電室、電容器室、變壓器室及主控室應設置防範雨、雪、蛇、鼠等從門、窗及纜溝入室的設施。
❻ 電場到變電站從發電到變電站處理電這部分的詳細工作原理 篇幅越長越好 100分奉上 在線急等~~~~~~~~
一、送電線路的主要設備:
送電線路是用絕緣子以及相應金具將導線及架空地線懸空架設在桿塔上,連接發電廠和變電站,以實現輸送電能為目的的電力設施。主要由導線、架空地線、絕緣子、金具、桿塔、基礎、接地裝置等組成。
1.導線:其功能主要是輸送電能。線路導線應具有良好的導電性能,足夠的機械強度,耐振動疲勞和抵抗空氣中化學雜質腐蝕的能力。線路導線目前常採用鋼芯鋁絞線或鋼芯鋁合金絞線。為了提高線路的輸送能力,減少電暈、降低對無線電通信的干擾,常採用每相兩根或四根導線組成的分裂導線型式。
2.架空地線:主要作用是防雷。由於架空地線對導線的屏蔽,及導線、架空地線間的藕合作用,從而可以減少雷電直接擊於導線的機會。當雷擊桿塔時,雷電流可以通過架空地線分流一部分,從而降低塔頂電位,提高耐雷水平。架空地線常採用鍍鋅鋼絞線。目前常採用鋼芯鋁絞線,鋁包鋼絞線等良導體,可以降低不對稱短路時的工頻過電壓,減少潛供電流。兼有通信功能的採用光纜復合架空地線。
3.絕緣子:是將導線絕緣地固定和懸吊在桿塔上的物件。送電線路常用絕緣子有:盤形瓷質絕緣子、盤形玻璃絕緣子、棒形懸式復合絕緣子。
(1)盤形瓷質絕緣子:國產瓷質絕緣子,存在劣化率很高,需檢測零值,維護工作量大。遇到雷擊及污閃容易發生掉串事故,目前已逐步被淘汰。
(2)盤形玻璃絕緣子:具有零值自爆,但自爆率很低(一般為萬分之幾)。維護不需檢測,鋼化玻璃件萬一發生自爆後其殘留機械強度仍達破壞拉力的80%以上,仍能確保線路的安全運行。遇到雷擊及污閃不會發生掉串事故。在Ⅰ、Ⅱ級污區已普遍使用。
(3)棒形懸式復合絕緣子:具有防污閃性能好、重量輕、機械強度高、少維護等優點,在Ⅲ級及以上污區已普遍使用。
4.金具
送電線路金具,按其主要性能和用途可分為:線夾類、連接金具類、接續金具類、防護金具類、拉線金具類。
(1)線夾類:
懸式線夾:用於將導線固定在直線桿塔的懸垂絕緣子串上,或將架空地線懸掛在直線桿塔的架空地線支架上。
耐張線夾:是用來將導線或架空地線固定在耐張絕緣子串上,起錨固作用。耐張線夾有三大類,即:螺栓式耐張線夾;壓縮型耐張線夾;楔型線夾。
螺栓式耐張線夾:是借U型螺絲的垂直壓力與線夾的波浪形線槽所產生的摩擦效應來固定導線。
壓縮型耐張線夾:它是由鋁管與鋼錨組成。鋼錨用來接續和錨固鋼芯鋁絞線的鋼芯、然後套上鋁管本體,以壓力使金屬產生塑性變形,從而使線夾與導線結合為一整體,採用液壓時,應用相應規格的鋼模以液壓機進行壓縮。採用爆壓時,可採用一次爆壓或二次爆壓的方式,將線夾和導線(架空地線)壓成一個整體。
楔型線夾:用來安裝鋼絞線,緊固架空地線及拉線桿塔的拉線。它利用楔的劈力作用,使鋼絞線鎖緊在線夾內。
(2)連接金具類:連接金具是用來將絕緣子串與桿塔之間,線夾與絕緣子串之間,架空地線線夾與桿塔之間進行連接的金具。常用的連接金具有:球頭掛環、碗頭掛板、U型掛環、直角掛板等。
(3)接續金具類:用於導線的接續及架空地線的接續,耐張桿塔跳線的接續。定型的接續金具有:鉗壓接續金具、液壓接續金具、螺栓接續金具、爆壓接續金具。
(4)防護金具類:用於防護導線,架空地線振動的防震錘、護線條、阻尼線;用於抑制次檔距振動的間隔棒;用於防護絕緣子串產生電暈的屏蔽環及均壓環等。
(5)拉線金具類:用於調整和穩固桿塔拉線的金具有:可調式UT型線夾;鋼線卡子、及雙拉線聯板等。
5.桿塔:
桿塔是支承架空線路導線和架空地線,並使導線與導線之間,導線和架空地線之間,導線與桿塔之間,以及導線對大地和交叉跨越物之間有足夠的安全距離。
6.基礎:
基礎的作用主要是穩定桿塔,能承受桿塔、導線、架空地線的各種荷載所產生的上拔力、下壓力和傾覆力矩。
電桿及拉線宜採用預制裝配式基礎。鐵塔宜採用現澆鋼筋混凝土基礎或混凝土基礎。有條件時,應優先採用原狀基礎。包括有:岩石基礎、機擴樁基礎、掏挖(半掏挖)基礎、爆擴樁基礎和鑽孔樁基礎等。
7.接地裝置:
主要由連接架空地線的接地引下線及埋入桿塔地里的接地體(極)所組成。接地裝置的主要作用是,能迅速將雷電流在大地中擴散泄導,以保持線路有一定的耐雷水平。桿塔接地電阻值愈小,其耐雷水平就愈高。
二、送電線路專業術語
1.檔距:相鄰兩基桿塔之間的水平直線距離,稱為檔距,一般用L表示。
2.弧垂:對於水平架設的線路來說,導線相鄰兩個懸掛點之間的水平連線與導線最低點的垂直距離,稱為弧垂或弛度。用f表示。
3.限距:導線對地面或對被跨越設施的最小距離。一般指導線最低點到地面的最小允許距離,常用h表示。
4.水平檔距:相鄰兩檔距之和的一半,稱為水平檔距,常用 表示,即 。
5.垂直檔距:相鄰兩檔距間導線最低點之間的水平距離,稱為垂直檔距,常用 表示。
6.代表檔距:一個耐張段里,除弧立檔外,往往有多個檔距。由於導線跨越的地形、地物不同,各檔距的大小不相等,導線的懸掛點標高也不一樣,各檔距的導線受力情況也不同。而導線的應力和弧垂跟檔距的關系非常密切,檔距變化,導線的應力和弧垂也變化,如果每個檔距一個一個計算,會給導線力學計算帶來困難。但一個耐張段里同一相導線,在施工時是一道收緊起來的,因此,導線的水平拉力在整個耐張段里是相等的,即各檔距弧垂最低點的導線應力是相等的。我們把大小不等的一個多檔距的耐張段,用一個等效的假想檔距來代替它,這個能夠表達整個耐張力學規律的假想檔距,稱之為代表檔距或稱為規律檔距,用LO表示。
❼ 變電站直流系統的工作原理
工作原理:
變電站光伏直流系統在工作時要依託太陽能組件方陣的作用將太陽能轉換成有效的電能,在光伏控制器的作用下穩壓輸出,與直流系統合母實現對接。如果由太陽能組件輸出的電壓符合直流系統的電壓要求,在光伏控制器的控制下充電機的輸入端交流接觸器就會自動斷開,對變電站直流系統供電的工作便由光伏電源來完成。相應的,如果輸出的電壓不能滿足直流系統對電壓作出的要求,輸出工作就會在光伏控制器的控制下自動停止,與此同時,充電機的輸入端的交流接觸器也會隨之發生閉合,這時候變電站的直流系統供電工作便由充電機來完成。光伏控制器和充電機就在這樣的工作原理下進行交替的工作,實現自動切換。
變電所的強電直流電壓為:
110V或220V,弱電直流電壓為48V。 強電直流採用110V的優點:
1)蓄電池個數少,降低了蓄電池組本身的造價,減少蓄電池室的建築面積,減少蓄電池組平時的維護量。
2)對地絕緣的裕度大,減少直流系統接地故障的機率,在一定程度上提高直流系統的可靠性。
3)直流迴路中觸點的斷開時,對連接迴路產生干擾電壓,直流用110V時,能降低干擾電壓幅值。
4)對人員較安全,減少中間繼電器的斷線故障。 強電直流採用110V的缺點:
1) 變電站佔地面積大,電纜截面大,給施工帶來困難。
2) 一般線路的高頻保護的收發信機輸出功率大小與直流電壓有關,對長線路的保護不利。
3) 交流的220V照明電源和110V的直流電源無法直接切換,需增加變壓器和逆變電源,增加事故照明迴路的復雜性。
4) 在站內有大容量直流電動機的情況下,增大電纜截面,增加投資。
基於技術和經濟上的考慮,對於採用集中控制(電纜線較長)的220-500kV變電站,強電直流系統的工作電壓宜選用220V。
當變電站規模較小或全戶內的220kV變電所情況下,控制電纜長度較小時,強電直流系統的工作電壓宜選用220V。
500KV變電所多採用分布式控制方式,二次設備分部控制,在主控室和分控室都設有獨立的直流系統控制,電纜的長度大大縮短,變電所的蓄電池組數多。這種情況下變電所強電直流系統的工作電壓宜選用110V。
❽ 變壓器短路實驗的目的是為什麼測定什麼
進行該試驗的目的是要測量短路損耗和阻抗電壓,以便確定變壓器的並列運行;計算變壓器的效率、熱穩定和動穩定;計算變壓器二次側電壓變動率以及確定變壓器溫升等。通過短路試驗可以發現以下缺陷:變壓器各結構件或油箱箱壁中由於漏磁通所致的附加損耗過大和局部過熱;油箱箱蓋或套管法蘭等附件損耗過大並發熱;帶負載調壓變壓器中的電抗繞組匝間短路;大型電力變壓器低壓繞組中並聯導線間短路或換位錯誤,這些缺陷均可能使附加損耗顯著增大。
❾ 學習《發電廠變電所電氣部分》的主要目的和任務是什麼(結合當今中國電力系統的發展談談)。
這門課講述電力系統最基本的結構理論和初步的設計方法。包括導體的發熱和電動力,這個選線型啊 各種校驗啊都用的到。還有就是電力系統主要電氣設備的結構原理和工作方式,以及不同需求時設備的選擇。介紹從廠用電所用電到配電裝置的設計,發電廠變電所的二次接線形式、電力變壓器和同步發電機得運行理論。 基本目的就是了解電氣部分的結構和運行原理,要求就是會初步設計發電廠和變電所的電氣主接線
❿ 變壓器為什麼能改變電壓
變壓器的種類和功能
我們知道,從發電站送出來的電壓高達104~106伏,經過各級變壓器後,輸送到我們家裡用的電壓卻只有220伏。這中間的電壓是如何發生變化的呢?這就是變壓器的神奇之處:改變電壓的「魔術師」。變壓器是根據電磁感應定律將交流電變換為同頻率不同電壓的交流電的非旋轉式電機。
我們的生活中的許多地方都離不開變壓器。發電站產生的電,先通過升壓變壓器把電壓升高,然後再送上電網,輸送到各個變電站,變電站又利用降壓變壓器,將電壓轉換成用戶需要的標准電壓220伏或者380伏,輸送給用戶。在我們家裡還有各種變壓器,它們將220伏的電壓轉換成4或6伏等不同的低電壓的給手機電池或者其他充電電池充電。這都是變壓器的電壓變化功能,變壓器還有許多其他的功能,如阻抗變換、隔離、穩壓(磁飽和變壓器)等。
變壓器有多種功能:
(1)高效、經濟、方便地升高電壓,減小電流,以滿足遠距離、大功率輸電的要求;
(2)方便地降低電壓,利於近距離供電,或進一步降低到安全電壓(如8伏、12伏、24伏等),以保證人身安全;
(3)變換電流;
(4)變換阻抗;
(5)變換相數;
(6)變換相角;
(7)既不變換電壓,也不變換電流和相角,只是以1∶1的變化將其兩側的電路用高強度絕緣予以隔離。
變壓器的發明
變壓器是隨著電磁感應現象的發現而誕生,經過許多科學家不斷完善、改進而最終形成。在一大批研究變壓器的傑出人士中,最為著名的是法拉第和亨利,他們奠定了電磁學真理的基石,而所有後來者則致力於科學大廈的完成。
1831年,法拉第在研究磁生電的實驗中設計了一套實驗裝置,並成功地發現了磁生電的現象。法拉第通過實驗發現了電磁感應現象。法拉第進行這個實驗的裝置實際上是世界上第一隻變壓器雛形,以後法拉第又做了數次實驗,同年10月28日還製成了第一台圓盤式直流發電機。同年11月24日,法拉第向英國皇家學會報告了他的實驗及其發現,從而使法拉第被公認為電磁感應現象的發現者,他也順理成章地成為變壓器的發明人。
隨後,經過許多科學家的共同努力,電磁學得到了完善和發展,變壓器也隨著社會的需要逐漸出現在人們的視野里。
在變壓器中,用來傳遞磁場的是鐵芯,使用高性能的鐵芯,可以減少變壓器因漏磁等原因引起的能量損耗,提高了變壓器的工作效率。
法拉第被認為是變壓器的發明人,但實際上最早發明變壓器的是美國著名科學家亨利。
1830年8月,亨利採用自製的實驗裝置進行磁生電實驗。當他合上開關K,發現檢流計P的指針擺動;打開開關K,又發現檢流計P的指針向相反方向擺動。實驗中,當打開開關K時,亨利還在線圈B的兩端間觀察到了火花。同時發現可以將大電流變為小電流,也可將小電流變為大電流。實際上,亨利這個實驗是電磁感應現象的非常直觀的關鍵性實驗,亨利這個實驗裝置實際上也是一台變壓器的雛形。但遺憾的是,他沒能及時發表他的成果,他將這件事擱置一旁繼續進行研究。直到1832年,亨利才發表了相關論文,與電磁感應現象的發現權和變壓器的發明權擦肩而過。特別值得一提的是,亨利實驗裝置比法拉第感應線圈更接近於現代通用的變壓器。
變壓器的工作原理
變壓器在我們的生活和生產中起到了非常重要的作用,可以說變壓器在電力系統中幾乎和發電機同樣重要。那麼它是如何「開展工作」的呢?下面我們一起來揭開變壓器的變壓之謎。
變壓器的基本構造是兩個線圈繞在同一鐵芯上。輸入電能的線圈,也就是接在電源的線圈,叫做原線圈(原繞組),輸出電能的線圈,也就是以電能供給受電器的線圈,叫做副線圈(副繞組)。這兩個電路之間根本沒有導體相連接,電流是不能從一個電路傳導到另一電路上的,電能也不能直接地傳遞,那麼電能是怎麼實現傳遞的呢?
根據電磁感應定律,我們知道電和磁是不可分割的,它們始終交織在一起。簡單地說,就是電生磁、磁生電。在通電導線周圍產生磁場,變化的電流則可以產生變化的磁場;在一個閉合電路中,如果通過的磁場發生變化,那麼這個電路中將有電流產生,即當磁鐵靠近線圈或遠離線圈時都會有電流產生。由於變壓器的兩線圈繞在同一鐵芯上,原線圈中的交流電由於電流大小和方向的交替變化產生磁場,通過鐵芯傳遞到副線圈中,再由交替變化的磁場在副線圈中產生新的交替變化的電動勢,在副線圈迴路中產生電流,這樣就完成了一個電能的傳遞過程。這種不用導線而能傳遞電能的現象就是變壓器的特性。
變壓器的副電路中的電流是一種感應電流,是由於副線圈中的感應電動勢所產生的,副線圈中能產生感應電動勢的原因則是穿過這線圈的磁通量時刻在變化(電磁感應現象),而產生這種變化的原因又是原線圈中的電流在不斷地改變著。由此可知,變壓器的副電路中產生電動勢的必要條件是原線圈中存在著時刻變化的電流。為了實現這個目的,變壓器就應用了交變電流為電源,直流電則不能產生感應電動勢,變壓器決不能用它為電源。發電廠所發的電通常是交流而非直流的最主要原因,就在於惟有交變電流才能利用變壓器來提高電壓增加輸電效率。
變壓器鐵芯一般用0.35或0.5毫米厚的兩面塗有絕緣層的硅鋼片疊成或捲成。變壓器鐵芯分為芯式和殼式兩大類。通常芯式鐵芯用於高電壓、小容量的變壓器;殼式鐵芯則用於低電壓、大容量的變壓器。鐵芯中通過交變磁通後將產生磁滯損耗和渦流損耗,也會引起副邊電壓的波形畸變和對原邊電壓的相位移。
因此,高頻中有用鐵氧體材料製作鐵芯的。頻率更高或精度要求極高時,常用非鐵磁材料(其磁性能與空氣非常接近)製作芯子,這種變壓器稱作空心變壓器。大型變壓器還有冷卻系統、保護裝置、出線裝置和油箱等部分。
原電路中的電流每有一次交變,鐵芯中的磁場也有一次交變,因而副電路中的感應電流也有一次交變,也就是說,原電路的交流和副電路的交流有著同一的頻率。
為加強磁場、提高效率,通常將兩繞組套在鐵芯上。磁通的絕大部分通過鐵芯,這部分磁通稱主磁通,它連接了原、副線圈。變壓器繞組由銅或鋁的絕緣扁導線或圓導線繞成。原、副線圈匝數不同,電壓不同。原、副線圈匝數比近似等於其電壓比。
超導變壓器
電力系統內部能量損失是一個非常重大的問題,除發電機的損失外,變電和輸電系統的損失也佔有很大的比例。據估計,我國變壓器的總損耗占系統總發電量的10%左右,如損耗每降低1%,每年可節約上百億度電。因此變壓器的節能降耗已是勢在必行。可以說,節能型變壓器的推廣對於解決我國電力供應緊張,建立節約型社會有著重大意義。超導技術的發展為減少變壓器等變電設備和輸電線路的損失提供了有力的技術支持。
當變壓器的初級繞組通電後,線圈所產生的磁通在鐵芯流動,因為鐵芯本身也是導體,在垂直於磁力線的平面上就會感應電勢,這個電勢在鐵芯的斷面上形成閉合迴路並產生電流,好像一個漩渦,所以稱為「渦流」。這個「渦流」使變壓器的損耗增加,並且使變壓器的鐵芯發熱,變壓器升溫增熱。由「渦流」所產生的損耗我們稱為「鐵損」。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線,這些銅導線存在著較大的電阻,電流流過時,電阻會消耗一定的功率,這部分損耗往往變成熱量而消耗,我們稱這種損耗為「銅損」。
與傳統的變壓器相比,高溫超導變壓器的繞組導線為高溫超導材料,可以大大降低這部分損耗。同時採用液氮或傳導冷卻(製冷劑),冷卻效率大大高於傳統油浸式變壓器,因此可節約可觀的電能,也減少了對化石燃料的需求,減少了因化石燃燒而產生的各種污染。同時,由於沒有變壓器油,不必擔心火災和漏油造成的污染。
高溫超導變壓器具有體積小、重量輕、效率高、過負荷能力強、無火災隱患等優點。與傳統的變壓器相比,高溫超導變壓器的總損耗是傳統變壓器的31%,重量是46%,成本是77%。在我國,隨著城鎮用電負荷日趨增大,必須使用體積更為龐大的大容量變壓器來滿足用戶的需求,許多現有變電站都面臨重建的問題,由於在相同容量下超導變壓器的體積比常規變壓器小40%~60%,超導變壓器可直接安裝在現有的變電站內,從而節省了大筆建設經費。正是基於這些優點,高溫超導變壓器具有十分廣闊的發展前景。高溫超導材料的發現是超導材料發展的一個重要里程碑。目前,高溫超導電纜已進入實用階段,國內外廠家正積極開展高溫超導變壓器的研發工作。2003年,我國繼美國、瑞士、德國、日本等少數幾個國家之後成功研究出三相高溫超導變壓器樣機。這為下一步研製實用型高溫超導變壓器打下了堅實的技術基礎。
變壓器的種類
變壓器按用途可以分為:配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、乾式變壓器、油浸式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗干擾變壓器、防雷變壓器、箱式變電器試驗變壓器、轉角變壓器、大電流變壓器、勵磁變壓器。