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三相心式变压器是由三个单相变压器演变过来的,如果把三个单相变压器铁心合并成图2a的形状,当三相变压器一次绕组外施对称的三相电压时,三相主磁通对称,中间公共铁心柱内通过的磁通为三相主磁通的相量和,即,这和负载对称时Y形联结电路的中性线电流等于零一样。因此,可将中间铁心柱省掉而变成图示2b的形状。实际制造时,为了使结构简单、节省硅钢片,通常将三个铁心柱排列在一同平面上,如图2c所示,这就是常用的三相心式变压器的铁心。在这种磁路系统中,每相主磁通必须通过另外两相的磁路方能闭合,故各相磁路彼此相关。由于铁心成平面结构形式,使得三相磁路长度不等。中间的B相较短,两边的A、C两相较长,导致三相磁阻稍有差别。当外施三相对称电压时,三相空载电流将不相等,B相略小,A、C两相大些,由于变压器的空载电流很小,它的不对称,对变压器负载运行影响极小,可略去不计。电力系统用的较多的是三相心式变压器,部分大容量的变压器由于运输困难等原因,也有采用三相组式结构的。
2.3 产品规格及技术要求: a. 变压器额定容量:160kVA(过载时以115%即185kVA仍能正常运行); b. 变压器额定线电压:高压为400V,低压侧为400V; c. 变压器连接组别:Dyn11; d. 变压器相数:3相; e. 额定频率:50Hz; f. 冷却方式:空气自冷式; g. 温升为140K(H级绝缘)MAX; h. 空载损耗P0:450W MAX; i. 负载损耗Pk(短路损耗)4000W MAX; j. 短路阻抗电压Uk%:2.8%+/-10%; k. 高压线圈一分钟工频试验电压:3kV,低压线圈一分钟工频试验电压:3kV; l. 变压器运行周围条件:用于一般地区:海拔在1000m及以下,气温+40℃为-30℃,年平均为+20℃。
额定频率 使用变压器时,还要注意它对电源频率的要求.因为在变压器中,在设计变压器时,是根据给定的电源电压等级及频率来确定匝数及磁通值的.如果乱用频率,就有可能变压器损坏.例如一台设计用50Hz,220V电源的变压器,若用25Hz,220V电源,则磁通将要增加一倍,由于磁路饱和,激磁电流剧增,变压器马上烧毁.所以在降频使用时,电源电压必须与频率成正比地下降.另外,在维持磁通不变的条件下,也不能用到400Hz,1600V的电源上.此时虽不存在磁路的饱和问题,但是升频使用时耐压和铁耗却变成了主要矛盾.因为铁耗与频率成1.5-2次方的关系.频率增大时,铁耗增加很多.由于这个原因,一般对于铁心采用0.35mm厚的热轧硅钢片的变压器,50Hz时的磁通密度可达0.9-1T,而400Hz时的磁通密度只能取到0.4T.此外变压器用的绝缘材料的耐压等级是一定的,低压变压器允许的工作电压不超过300-500V.所以在升频使用时,电源电压不能与频率成正比的增加,而只能适当地增加.
线圈匝数的计算: a. 每匝电压et的确定: 按电磁感应定律得:E1=4.44×f×N1×Bm×Ae×10-5 其中E1近似为输入电压, N1为一次卷线卷数, Bm磁通密度(千高斯) Ae铁心有效截面积(cm2) F频率50Hz b. 每匝电压,初选取每匝电压,已知铁心截面硅钢片牌号,即可实选et 磁通密度为较低些好,取15-16.5千高斯,现暂取为16.0kGauss c. (伏/匝) d. 低压线圈匝数的确定,示得每匝电压et和磁密Bm W2=400/1.732/7.04=33(匝)(取整数) 由于圈数是整数,所以须重新反算每匝电压和磁通密度,求得新值如下: 2.9 高压线圈匝数的确定(由于大型变压器,可近似忽略高低压内阻值) W2=400/7.0=57(匝)
变压器主要结构: 铁心结构: 铁心柱的夹紧:通过绝缘板隔离后,利用铁心穿孔用上下螺杆和槽钢夹紧。 铁轭用通过铁心穿孔用螺杆和槽钢夹紧(如下图所示)。 铁心采用长方形所用宽度完全一致,且铁轭的级数与铁心柱级数完全一致性,节省材料和工数。结构示意图如下图如下: 2.5.2 线圈的固定采带框的无磁钢板和粘性NOMEX(厚度为0.05mm)且在线包内接热电偶线采用温度控制测试线,外接微电脑进行温度控制。为了更有效地降低温升,中间采用空气隙进行分离,温升分布 均匀。 2.5.3 高、低压线圈引出线全采用电流密度较小的厚铝板进行接线。从而减少的电流的波动及稳定。