變壓器常識

變壓器常識(1)--1 冷壓矽鋼板

返回目前，一般都採用晶粒取向冷軋矽鋼板作為鐵心導磁材料。由於晶粒取向冷軋矽鋼板種類與牌號較多，**也不相同。所以，應較好地掌握其材料特性。

晶粒取向冷軋矽鋼板包括：傳統型、高導磁型和雷射照射或等離子表面處理等。

(1) 厚度 : 最常用的是 0.3mm 。

0.35mm 以趨淘汰。還可選用 0.

27mm 與 0.23mm 厚的。厚度越薄，單位損耗越低，疊片係數較小。

(2) 單位損耗 : 有二個概念，標準值與最大保證值。設計時最好以最大保證單位損耗作為計算值。

一般是保證 50hz 或 60hz 時 1.7t 下單位損耗值。

傳統型晶粒取向冷軋矽鋼板與高導磁冷軋矽鋼板是以 25cm 寬退火後疊片用方框試驗得出的結果為準。而雷射處理與等離子處理矽鋼板是以單片試驗結果為準。

(3) 取向度 : 高導磁矽鋼板為 3 ° ，傳統型晶粒取向矽鋼板為 7 ° , 鐵心宜用全斜接縫結構。

(4) 磁感應強度，以 b8 表示，即激磁力為 800a/m 時磁通密度， b8 越高越好。

(5) 損耗的工藝係數與下列因素有關

毛刺大小；

矽鋼板彎曲度；

每疊片數及疊片工藝 ( 是否疊上軛 ) ；

接縫型式；

疊片重量的允差；

剪下時所受壓力。

(6) 矽鋼板對變壓器效能的影響。

矽鋼板材質與加工工藝影響變壓器的空載損耗、雜訊水平。

(7) 變壓器的各個工藝過程有不同的空載損耗。

矽鋼板取樣作入廠試驗；

鐵心疊完後未套繞組前；

套完繞組的器身工序；

成品變壓器；

衝擊試驗後。

一般應以衝擊試驗後空載損耗值作為出廠保證值，因衝擊試驗後，一般會使空載損耗有所增加。

但應注意，半成品試驗時，一般不能加全電壓，故應掌握某一百分數電壓時空載損耗與全電壓下空載損耗關係。

對超高壓、高壓變壓器而言，應做半成品空載試驗，一旦有問題總返工就要影響返工質量了。配電變壓器因批量大，可以不做半成品試驗，但對各加工工序要加強檢測。

(8) 鐵心的工作磁通密度不宜高，太高時會影響雜訊水平、空載損耗值、空載電流值及其諧波含量。

對各種冷軋矽鋼板，包括晶粒取向冷軋矽鋼、高導磁冷軋矽鋼板、雷射照射處理或等離子表面處理高導磁矽鋼板、飽和磁通密度都是一樣的。

變壓器常識(1)--2 空載損耗

返回空載損耗指變壓器二次側開路，一次側加額率與額定電壓的正弦波電壓時變壓器所吸取的功率。一般只注意額定頻率與額定電壓，有時對分接電壓與電壓波形、測量系統的精度、測試儀表與測試裝置卻不予注意。對損耗的計算值、標準值、實測值、保證值又混淆了。

如將電壓加在一次側，且有分接時，如變壓器是恆磁通調壓，所加電壓應是相應接電源的分接位置的分接電壓。如是變磁通調壓，因每個分接位置時空載損耗都不相同，必須根據技術條件要求，選取正確的分接位置，施加規定的額定電壓，因為在變磁通調壓時，一次側始終加乙個電壓於各個分接位置。

一般要求施加電壓的波形必須為近似正弦波形。所以，一是用諧波分析儀測電壓波形中所含諧波分量，二是用簡便辦法，用平均值電壓表，但刻度為有效值的電壓表測電壓，並與有效值電壓表讀數對比，二者差別大於 3% 時，說明電壓波形不是正弦波，測出的空載損耗，根據新標準要求應是無效了。

對測量系統而言，必須選合適的測試線路，選合適的測試裝置與儀表。因為導磁材料的發展，每公斤損耗的瓦數在大幅度下降，製造廠都選用優質高導磁晶粒取向矽鋼片或甚至選用非晶合金作為導磁材料，結構上又發展了諸如階梯接縫與全斜無孔，工藝上採用不疊上鐵軛工藝，製造廠都在發展低損耗變壓器，尤其空載損耗已在大幅度地下降。因此對測量系統提出新的要求。

容量不變，空載損耗下降是意味著空載時變壓器功率因數的下降，功率因數小就要求製造廠改變和改造測量系統。宜用三瓦特表法測，選用 0.05-0.

1 級互感器，選用犄低功率因數的瓦特表，只有這樣，才能保證測量精度。在功率因數為 0.01 時，互感器的相位差為 1 分時會引起功率誤差 2.

9% 。所以，在實際測量時還要正確選擇電流互感器與電壓互感器的電流比與電壓比。實際電流遠小於電流互感器所接的電流時，電流互感器的相位差與電流誤差越大，這會導致實測結果有較大的誤差，所以，變壓器吸取的電流應接近於電流互感器的額定電流。

另外，在設計中根據規定程式，參照所選用矽鋼片的單位損耗與工藝係數所算得的空載損耗，一般叫計算值。這個值要與標準中規定的標準值或與合同中規定的標準值或保證值對比。計算值必須小於標準值或保證值，不能在計算上吃寬裕度，尤其批量生的變壓器。

另外計算值只對設計員或設計科內有效，沒有法律效應，不能用計算值來判斷產品的損耗水平。而標準上規定的標準值或合同上規定的保證值是法律效應的。超過標準值加允許偏差，或者叫保證值（保證值等於標準值加允許偏差）的產品即為不合格產品。

如有損耗評價制度時，一般在合同上會指出，尤其出口產品，超過規定損耗值要罰款，空載損耗的罰款最高，歐洲各國的損耗評價值可參見《變壓器》雜誌 1994 年第 11 期。每千瓦要罰幾千美元。這就是法律效應，並與經濟效益直接掛鉤。

對實測值的概念也要正確理解，不是互特表的讀數（或叫功率轉換器的讀數）就是實測值要換算到額定條件，並要有足夠的精度。對空載損耗的實測值而言，主要是電源的電壓波形要正弦波，平均值電壓表讀數與有效值電壓讀數之差小於 3% 。

綜上所述，眾所周知的空載損耗如不能正確理解，在設計與製造，或測量中有所誤解，會引起產品的不合格或根據合同要求被罰款。

變壓器常識(1)--3 負載損耗

返回負載損耗是指額定電流下與參與溫度下的負載損耗。展開些說，所謂額定電流是指一次側分接位置必須是主分接，不能是其它分接的額定電流。對參考溫度而言，要看變壓器的絕緣材料的耐熱等級。

對油浸式變壓器而言，不論是自冷、風冷或強油風冷，都有是 a 級絕緣材料，其參考溫度是根據傳統概念加以規定的，都是 75 ℃。而乾式變壓器的參考溫度都按公式算出，參考溫度等於允許溫公升加 20 ℃，其物理概念是絕緣材料的年平均溫度。 a 級絕緣材料的參考溫度為 60 ℃加 20 ℃等於 80 ℃，它與油浸式（同為 a 級絕緣材料）的參考溫度 75 ℃差 5 ℃。

乾式變壓器的 e 級絕緣材料參考溫度為 95 ℃， b 級為 100 ℃， f 級為 120 ℃， h 級 145 ℃， c 級為 170 ℃。負載損耗只是衡量產品損耗水平的乙個引數，或者說是考核產品合格與否的一引數，而不是執行中的實際損耗值。執行中溫度是變數，負載電流也是變數，所以執行中負載損耗不是變壓器名牌上標定的負載損耗值，主要是執行溫度不等到於參考溫度。

另外，對比產品損耗水平時，尤其乾式變壓器，一定要在規定參考溫度下對比。反過來，如 b 級與 h 級乾式變壓器有相同負載損耗，因為參考溫度是在溫公升限值的基礎上加以規定的，在實際執行中如都是額定負載，實際負載也接近相同。

在溫度換算時應注意，電阻損耗與溫度成正比，負載損耗中附加損耗與溫度成反比。所以應將負載損耗分解成二部分後再換算。在溫度換算時，對銅導線而言，參考溫度應按規定 35 加規定參考溫度值計算，測量負載損耗時溫度也應加班費 35 後再換算。

低損耗變壓器的負載損耗的功率因數較低，所以測量系統與測量裝置與儀表的選取用與以前提到的測量空載損耗的要求相同。

負載損耗的計算值、標準值、保證值與實測的概念也與空載損耗相同。但是在實際測量中，所加電流不能低於 50% 額定電流。這是新標準的要求，否則實測值不能換算，即使換算也無效。

負載損耗的評價值比空載損耗要低些，但負載損耗的絕對值大，如超出同樣的百分數，或同樣的測量誤差，其 z 絕對值還是大的。

空載損耗與溫度基本無關，而負載損耗是溫度的函式。

這裡還要強調一下，如果產品要進行型式試驗，空載損耗是指衝擊試驗後的實測值，如果矽鋼片的漆膜質量不好，衝擊試驗後空載損耗會增加。測負載損耗時，繞組溫度應接近外圍溫度，在乾燥出爐後不久，或注油的油溫比室溫高時不宜立即測量負載損耗，因為負載損耗是溫度的函式。另外，測負載損耗的時間要短，時間一長，繞組溫度會變。

用作短接繞組的短路工具要有足夠的導電截面，短接大電流繞組時必須用螺栓擰緊。否則短路工具聯接不好時會在聯接處產生區域性過熱，這部分熱量倒湧入繞組時會影響測量精度。

對有載調壓變壓器而言，在新標準裡還有新的要求，除保證額定電流下，即主分接位置下的負載損耗外，還要保證最大與最小分接位置的負載損耗。對最大或最小分接位置的負載損耗，應通相應的分接電流。如最小分接位置不能保證滿容量而要降容量時，應取得使用者同意，或向使用者說明是按哪個標準或技術條件執行。

附機的損耗，不包括在空載損耗與負載損耗中。這種損耗如風扇電機、潛油幫浦、有載分接開關操動機構中的電機等。這種損耗雖不加考核，但應盡量的低。

如強油風冷卻器的風機與幫浦的損耗一般應在散熱功率的 5% 以下。即 100kw 以下。

對多繞組變壓器而言，負載損耗的保證值是指具有最大負載損耗的一對繞組在執行或繞組復合執行時的最大負載損耗。復合執行的繞組必須在技術條件上規定，即哪些繞組對哪些繞組供電。

在負載損耗計算時，應正確計算渦流損耗。只要是處漏磁場中的導線，不論導線中有無工作電流，此導線中有渦流損耗。如繞組變壓器在內外兩繞組執行時，中間繞組有渦流損耗；在主分接執行的繞組，對正分接匝數的導線內也有渦流損耗，用作內遮蔽或叫插入遮蔽、電容遮蔽的導線，此導線有電位無電流但有渦流損耗。

大容量變壓器應計及橫向漏磁引起的渦流損耗，故導線不宜過寬，螺旋式繞組的也不宜在均勻間隔內換位，繞組兩端的換位間應略大些。

變壓器常識(1)--4 主磁通與漏磁通

返回當變壓器中乙個繞組與電源相聯後，就會在鐵心中產生磁通，在鐵心中由於激磁電壓產生的磁通叫主磁通，主磁通大小決定於激磁電壓的大小。額定電壓激磁時產生的主磁通不應使鐵心飽和，即此時的磁通密度不應飽和。主磁通是向量，一般用峰值表示。

當變壓器中流過負載電流時，就會在繞組周圍產生磁通，在繞組中由負載電流產生的磁通叫漏磁通，漏磁通大小決定於負載電流。漏磁通不宜在鐵磁材質中通過。漏磁通也是向量，也用峰值表示。

主磁通與漏磁通都是封閉迴線，都是向量，但不在同一相位上。主磁通在閉合磁路的鐵心中成封閉迴路，但在飽和後會溢位鐵心成迴路，漏磁通在開磁路結構件包括通過部分心柱或磁遮蔽成迴路，主漏通與漏磁通在心柱內為向量相加或相減，主磁通在鐵心內產生空載損耗，漏磁通在繞組內與結構件內產生附加負載損耗。主磁通在數量上有下列關係：

uk% 為變壓器阻抗電壓分數， 0 為主磁通， s 為漏磁通。

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