摘要：配電電力設(shè)備中的變壓器，簡(jiǎn)稱(chēng)“配變”。主要指的是在終端配電設(shè)備傳輸控制系統(tǒng)中根據(jù)電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)定律變換交流靜止感應(yīng)電壓和交流直交靜止電流而傳輸電壓交流電能的一種直流靜止式穩(wěn)壓變電器。本文主要探討變壓器的工作原理及運(yùn)行維護(hù)。

關(guān)鍵詞：變壓器工作原理運(yùn)行維護(hù)

一.變壓器的工作原理

變壓器由一個(gè)鐵芯（或者說(shuō)是磁芯）和一個(gè)繞組線圈共同連接組成，線圈一般可以有兩個(gè)或兩個(gè)以上的鐵芯圈或繞組，其中接電源繞組一般可以叫初級(jí)繞組線圈，其余的繞組可以叫次級(jí)繞組線圈。它們還包括可以同時(shí)用來(lái)變換各種工頻的交流電壓、電流和連接電源線的阻抗。最簡(jiǎn)單的變電器由一個(gè)軟磁磁性材料做成的小型鐵心及其內(nèi)部緊套在這個(gè)小型鐵芯中心上的兩個(gè)匝數(shù)大小不等的鐵芯繞組線圈共同構(gòu)成。

鐵心的耦合作用主要是為了加強(qiáng)兩個(gè)專(zhuān)用線圈間的磁滯留耦合。為了有效減少鐵內(nèi)部對(duì)渦流和磁滯留的損耗，鐵芯中心由兩塊涂有油漆的白色硅鋼片進(jìn)行疊壓而得制成;兩個(gè)專(zhuān)用線圈之間幾乎沒(méi)有交流電的相互聯(lián)系，線圈由鐵心絕緣線和銅線（或絕緣鋁線）連接繞成。一個(gè)專(zhuān)用線圈接入的交流電源線路稱(chēng)為初級(jí)專(zhuān)用線圈（或原線圈），另一個(gè)專(zhuān)用線圈連接用戶電器電源稱(chēng)為次級(jí)專(zhuān)用線圈（或副級(jí)線圈）。

變壓器是利用簡(jiǎn)單的電磁驅(qū)動(dòng)感應(yīng)變換原理設(shè)計(jì)制造的一種靜態(tài)電路電器。例如，當(dāng)電力變壓器的初級(jí)和次級(jí)線圈連接到交流電源時(shí)，在鐵心中可以產(chǎn)生交流磁通量，并且交流相變磁通量由簡(jiǎn)單的φ函數(shù)表示。原、副與正線圈電路中的φ函數(shù)是相同的，φ也是簡(jiǎn)單調(diào)諧函數(shù)，表達(dá)式為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，原、副與正線圈電路中的電磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為式中e1=-n1dφ/dt、e2=-n2dφ/dt。式中又以n1、n2為原、副與正線圈的匝數(shù)。由圖所示可知式中u1=-e1，u2=e2（原線圈中物理量一般用線圈下方上角標(biāo)1表示，副線圈中物理值的量一般用線圈下方上角標(biāo)2表示），其復(fù)有效電壓值為式中u1=-e1=jn1ωφ、u2=e2=-jn2ωφ，令原、k=n1/n2，稱(chēng)變壓器的感應(yīng)變壓值比。由上式類(lèi)推可得其令u1/u2=-n1/n2=-k，即電動(dòng)變壓器原、副與正線圈感應(yīng)電壓有效值之比，等于其匝數(shù)與之比而且原、副線圈感應(yīng)電壓的位數(shù)比相差為π。

進(jìn)而得出：

U1/U2=N1/N2

在線圈空載穩(wěn)壓電流有效可以完全忽略的這種情況下，有利于i1/i2=-n2/n1，即原、副和主線圈空載電流有效的峰值匝數(shù)大小與其匝數(shù)大小成正反比，且與其相位有偏差π。

進(jìn)而可得

I1/ I2=N2/N1

理想化的變壓器原、副總線圈的實(shí)際功率損耗相等p1=p2。這就說(shuō)明這種理想化的變壓器本身幾乎無(wú)任何功率驅(qū)動(dòng)損耗。實(shí)際理想變壓器總線圈存在功率損耗，其節(jié)電效率大約為η=p2/p1。利用電力理想變壓器的節(jié)電效率很高，可達(dá)90%以上。

二.幾種關(guān)于變壓器的額定運(yùn)行方式

2.1變壓器電壓變化的允許范圍

對(duì)于一種電力直流變壓器來(lái)說(shuō)，在它的電壓不大大高于它的額定工作電壓的這種情況下，那么這就對(duì)電力變壓器本身來(lái)說(shuō)不會(huì)對(duì)它造成很大的不良影響，而是只有它會(huì)直接使電力變壓器的工作力大大減少;而在其他變壓器中，若它的電壓已經(jīng)大大超過(guò)它的額定工作電壓時(shí)，那么這就會(huì)直接加大它的電流損失以及電磁鐵芯片的損耗。因此，這些都會(huì)給電力變壓器的漏電絕緣保護(hù)性帶來(lái)一些不良影響。

2.2關(guān)于變壓器的發(fā)熱及冷卻

根據(jù)驅(qū)動(dòng)變壓器的均勻工作溫度原理我們可知供電繞組與驅(qū)動(dòng)鐵芯之間的內(nèi)部電能相互損耗幾乎會(huì)全部被鐵芯轉(zhuǎn)化來(lái)作為外部熱量，這就可能會(huì)直接造成驅(qū)動(dòng)變壓器的各個(gè)主要位置的工作溫度完全得以均勻提高，但是并不是各個(gè)位置部分的工作溫度都是可能完全得以均勻被提高的。整個(gè)的散熱過(guò)程是熱量會(huì)逐漸通過(guò)繞組以及鐵芯，然后被傳送到變壓器油箱內(nèi)，再之后是從油箱散發(fā)出的熱油熱量會(huì)通過(guò)變壓器的散熱器而擴(kuò)散到四周的空氣里。

特點(diǎn)是在整個(gè)過(guò)程中由于變壓器每個(gè)部位的溫度并不是相同的，而是具有很大差異的。其中，溫度最高的部位是繞組一帶，因?yàn)槿萘看蟮淖儔浩鲿?huì)使它的損耗和熱量更大，所以我們要采取的冷卻方式強(qiáng)迫油水冷的方式，即在變壓器中的高低繞組里面設(shè)置油路，這樣做可將散熱效率大大提高。

2.3變壓器允許溫度和溫升

變壓器的允許溫度并不是一成不變的，而是隨著由變壓器本身的絕緣材料而定的，比如油變采用的絕緣材料就是油和紙。在變壓器繞組溫度最高點(diǎn)是九十八攝氏度的情況下，那么變壓器的使用年限將是二十到三十年之間。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，一般情況下繞組的最高點(diǎn)的溫度都不會(huì)高于九十八度，因此變壓器的使用年限是多于三十年的。

綜上可知，變壓器在工作的情況下，維護(hù)方式是加強(qiáng)對(duì)繞組溫度和頂層油溫的檢測(cè)和監(jiān)視。針對(duì)這一點(diǎn)，我們可以在變壓器中裝設(shè)超溫保護(hù)裝置，那么在變壓器已經(jīng)高于低溫的定值的情況下就會(huì)發(fā)出警報(bào)提示聲，在溫度已比高溫定值高時(shí)就自動(dòng)跳閘。

三.變壓器的運(yùn)行維護(hù)

3.1防止電動(dòng)電源變壓器發(fā)生過(guò)載或者持續(xù)停止運(yùn)行。如果長(zhǎng)期發(fā)生過(guò)載或者持續(xù)停止運(yùn)行，會(huì)直接影響引起電動(dòng)變壓線的外圈持續(xù)發(fā)熱。

3.2保證機(jī)器使用絕緣膠等油品的質(zhì)量。控制各種變壓器設(shè)備使用中的絕緣油在機(jī)器油品貯存、運(yùn)輸或日常設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的日常維護(hù)。運(yùn)行過(guò)程中的各類(lèi)型變壓器設(shè)備用戶也都應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行檢查化驗(yàn)機(jī)器絕緣產(chǎn)品油質(zhì)，對(duì)于化驗(yàn)不合格的機(jī)器絕緣產(chǎn)品油質(zhì)一定應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)更換。

3.3防止壓力變壓器中的鐵芯內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)老化發(fā)生損壞。高壓鐵芯內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)老化或者在夾緊高壓螺栓時(shí)的套管發(fā)生損壞，會(huì)直接使高壓鐵芯絕緣產(chǎn)生很大的高壓渦流，引起高壓鐵芯長(zhǎng)期高壓發(fā)熱從而造成鐵芯絕緣結(jié)構(gòu)老化。

四.結(jié)束語(yǔ)

變壓器的運(yùn)行對(duì)于電壓變換，電流變換、阻抗變換等有著非常重要的作用。其運(yùn)行維護(hù)對(duì)于變壓器的日常工作、用戶的使用作用很大，所以一定要根據(jù)變壓器的工作原理來(lái)探討其運(yùn)行及維護(hù)。

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作者簡(jiǎn)介

陶巧麗（1974年12月30日）女，漢族，籍貫：甘肅省合水縣，大專(zhuān)學(xué)歷，工程師。