最新变压器设计及计算要点

变压器设计及计算要

点

变压器设计及计算要点

—蒋守诚—

一概述

1. 变压器发展史

(1) 发明阶段(1831～1885)

变压器是利用电磁感应原理来变换电能的设备,故变压器一定在电磁感应原理发现后出现。

1831年英国人法拉第(M.Farady)在铁环上缠绕两个闭合线圈, 在一个线圈中突然接上或断开电池, 另一个线圈所接仪表指针发生偏转, 从而发现电磁感应原理。

1837年英国人曼生(Masson)用薄铁片做电磁线圈的铁心, 从而减少损耗。

1881年法国人爱维(Jaewin) 发现磁滞现象, 美国人斯坦曼茨(C.P.Steimetz)发现磁滞损耗是磁密的1.6次方成正比例。

1882年英国人格拉特 ( Goulard)和吉普斯(J.D.Jibbs)制成15kVA1.5kV的开路铁心的单相变压器。同年法栾(S.Z.Ferranti)和汤姆生 (A.Tomson) 制成电流互感器。

1884年英国人戈普生兄弟开始采用具有闭合铁心的变压器作照明电源。

1884年9月16日匈牙利人布拉提(O.Blathy)和但利(M.Dery)和齐彼尔斯基K.Zipernovsky)在匈牙利的甘兹(Ganz)工厂制造一台1400 VA 120 / 72 V 40 Hz单相闭合磁路的变压器。至1887年底甘兹(Ganz)工厂就生产24台总容量达3000 kVA。

1885年才把这种电器叫做”变压器”。

(2) 完善阶段(1886～1930)

1887年英国人配莱(Belry)发明了单相多轭的分布式铁心。

1888年俄国人多利沃—多勃罗沃尔斯基 ( M.O.Dolivo－Dobrowolsky ) 提出交流三相制。并于1890年发明了三相变压器。同年布朗（Brown）又制造出第一台油冷、油绝缘变压器。

1890年德国人威士顿(Wenstrom)做成对称三相铁心。

1891年德国西门子(Siemens Sohucrerf) 做成不对称三相铁心。美国人斯汀兰(W.Stanley)在西屋公司(Westing House) 做成单相壳式铁心。瑞士的勃朗—鲍佛利(B.B.C)公司的创始人勃朗(E.F.Brown) 做成三相壳式铁心。

1891年德国生产30kVA的油浸变压器(1878年美国人勃劳克斯(D.Brdoks)开始用油做绝缘。)

1900年德国人夏拉(Schalley)做成三相五柱式铁心。

1900年英国人哈特菲尔德(Hodfeild)发明了硅钢片, 1903年开始用硅钢片制造变压器铁心。

(德国在1904年, 美国在1906年, 俄国在1911年, 日本在1922年分别用硅钢片制造变压器铁心)

1905年德国人洛果夫斯基(W. Rowgowski)研究漏磁场提出漏磁系数。

1915年华纳(K.W.Wagner)研究线圈内部电磁振荡的基本理论,提出了过电压保护一种方式。

1922年美国人维特(J. M. Weed)研究过电压理论时, 提出了过电压保护另一种方式。

1930年前后变压器的基本理论已基本形成。

(3) 提高阶段(1930～至今)

1930年以后变压器进入改进提高阶段, 即采用新材料、改进结构、改进工艺、不断扩大变压器的使用范围。

2. 变压器用途及分类

(1) 输送距离: 1km / kV

(2) 变压器总容量: 约为发电机装机容量的8～10倍

3. 基本技术参数(订货须知)

(1) 型号:

(2) 额定容量: 三绕组容量分配比如: 100 / 100 / 100或100 / 100 / 50 ;

(3) 电压组合: 如: (110±8×1.25% ) / (38.5±2×2.5% ) / 10 kV ;

(4) 联结组标号: 如: YN yn 0 d 11 ;

(5) 额定频率: 如: 50Hz或60Hz ;

(6) 空载电流: 标准规定允许偏差: +30 % ;

(7) 空载损耗: 标准规定允许偏差: +15 % ;

(8) 负载损耗: 标准规定允许偏差: +15 % ; 但总损耗不得超过 +10%;

(9) 短路阻抗: 标准规定允许偏差: 主分接: 阻抗≥10%时±7.5 % ; 阻抗＜10%时±10 % ;

其他分接: 阻抗≥10%时±10 % ; 阻抗＜10%时±15 % ;

(10) 绝缘水平: 有全绝缘及分级绝缘之分; 特别注意中性点绝缘水平;

(11) 冷却方式: ONAN; ONAF; OFAF; ODAF; OFWF; ODWF;

(12) 套管电流互感器要求:

(13) 套管要求: 如: 泄漏比距(如: 3.0 cm / kV等)、拉力、防污、排列方式等;

(14) 开关要求:

(15) 噪声要求: 如65 dB (标准规定测量距离: ONAN 为0.3 m; ONAF 或OFAF为2 m );

(16) 局放要求: 如500 Pc (标准规定测量电压: 1.5U m 5 min; 1.732U m 5s; 1.5U m 30min );

(17) 小车及轨距的要求:

(18) 外形尺寸及运输尺寸; 重量及运输重量的要求:

(19) 其它要求。

4. 变压器的尺寸、重量、价格、损耗与容量的关系

D (直径) ∝ L (长度) ∝ P 1 / 4

S (面积) ∝ L 2 ∝ P 2 / 4 =P 1 / 2 e t (每匝电势)∝P 1 / 2

V (体积) ∝ L 3∝P 3 / 4 G (重量)∝V∝P 3 / 4