工频试验变压器

仪器仪表中变压器防雷保护用的避宙器多采用阀型避雷器。避宙器的典型接线见图3-3,避雷器的位置离变压器越近越好。阀型避雷器应垂直安装。电气连接部位必须良好;瓷套应完好、清洁，密封应良好;避雷器的引线截面积，铜线不得小于16mm2，铝线不得小于25mm2;避雷器的接地线截而积.铜线不得小于16mm2.钢线不得小于25mm2每年3一10月避雷器应投人运行。投入运行前应测量绝缘电阻、泄漏电流和非线性系数。对于无并联电阻的避雷器.还应测量工频放电电压.阀型避雷器是安全保护装置，但其本身存在着爆炸危险。当不接地电网发生单相接地故障，发生铁磁谐振;当避雷器密封不良而受潮进水以及当阀避雷器通流容量不够;或因某种原因不能切断工频续流时.均可能导致爆炸.值班人员对避雷器的巡视.有人值姚者每班一次。无人值班者每周一次;遇雷击等特殊情况应加强巡视http://www.china-1718.com/File/2011-10-31-10-45-06.jpg 气体继电器是针对变压器内部故障安装的保护装置.气体继电器动作后，应查明原因并进行适当的处理。气体继电器信号动作可能是由于内部轻故障造成的，也可能是由于渗油、漏油使油面降低太多造成的，还可能是由于加油、滤油时空气带人内部，沮度升高后析出造成的。气休继电器信号动作后，应严密监视电压、电流、温度、声响、油面、油色等运行参数或状态，如不能确定原因，应分析气体继电器里的气体。如气体无色、无味且不可燃，说明是空气，变压器可继续运行。如气体可燃，说明变压器内部有故降，则应停电检修.气体继电器动作断路器跳闸可能是由于内部严重故障，或变压器严重漏油致使油面迅速降低，或二次回路故障造成的。气体继电器动作断路器跳闸后，应将变压器与配电网完全断开，仔细检查油箱、安全气道有无变化，并应收集气体进行分析。黄色不易燃气体是变压器内部木质绝缘过热分解出来的.灰白色带有强烈气味的可嫩气体是变压器内部纸、布类绝缘材料过热分解出来的。黑色或深灰色带有焦油味的易嫩气体是变压器内部发生放电，绝缘油过热分解出来的.气体继电器动作断路器跳闸后，未查明原因排除故降前不得合闸送电。 变压器高压侧熔断器的主要作用是保护变压器.当变压器内部短路或高压引线短路时，该熔丝应迅速烧断.容量lookVA及100kVA以下的变压器，熔丝顺定电流应按变压器倾定电流的2-3倍选择.容量lookVA以上的变压器，熔丝顺定电流应按变压器倾定电流的1.5-2倍选择. 来源——仪器仪表网

一、设计 2kVA 以下的电源变压器及音频变压器一些电子线路设计人员及电子、电工爱好者经常碰到设计好的变压器，绕制时却绕不下；另外，设计的变压器，在带足负载后，次级电压明显下降。还有一部分设计的变压器的性能良好，但成本较高而没有商业价值。笔者在这里谈谈变压器的设计方法与技巧。 　　变压器截面积确定： 　　大家知道铁芯截面积是根据变压器总功率“ P ” 　　确定的 (A=1.25 根号 P) 。在设计时。假定负载是恒定不变的，则其铁芯截面积通常可选取计算的理论值。如果其负载是变化比较大的，例如，音频、功放电源等变压器的截面积，则应适当大于理论计算值，这样才能保证有足够的功率输出能力 ( 因为一旦截面积确定后，就不可能再选择功率余量了 ) 。如何确定这些变压器的“ P ”值呢 ? 应该计算出使用时负荷的最大功率，并且估算出某些变压器在使用中需要输出的最大功率。特别是音频变压器、功放电路的电源变压器等 ( 笔者测试过多种功放电路的音频变压器、功放电路的电源变压器；音频变压器在大动态下明显失真，电源变压器在大动态下次级电压明显下降。经测算，截面积不够是产生上述现象的主要原因之一 ) 。 　　每伏匝数的确定：　　变压器的匝数主要取决于铁芯截面积和硅钢片的质量，通常从参考书籍计算出的每伏匝数是比较多的，经实验证明，从理论设计的数值上，将每伏匝数降低 10% ～ 15% 是没有问题的。例如，一只的电源变压器，根据理论计算 ( 中矽钢片 8500 高斯每伏匝数为 7.2 匝，而实际每伏只需 6 匝就可以了，且这样绕制的变压器空载电流在 26mA 左右。 　　笔者和同行在解剖过日本生产的家用电器上的电源变压器时发现，他们生产的变压器每伏匝数比我们国产的变压器线圈匝数要少得多，同样 35W 的电源变压器每伏匝数只有匝，空载电流 45mA 左右。 　　通过适当减少匝数，绕制出来的变压器不但可以降低内阻，而且避免了采用普通规格硅钢片时经常出现的绕不下的麻烦，还节省了成本，提高了性价比。 　　漆包线的线径确定： 　　线径是根据负载电流而确定的。由于在不同的情况下，漆包线通载电流差距较大，故确定线径的幅度也较大，一般在额定的电流下连续工作的变压器，其工作电流基本不变，但在散热条件不理想，且环境温度比较高时，应按电流密度为 2A ／平方毫米选取漆包线的线经。如果变压器连续工作时负载电流基本不变。但本身散热条件很好，环境温度又不高。漆包线按电流密度 2.5A ／平方毫米选取线径；假如一般时段工作电流只有最大电流的 1 ／ 2 ，漆包线按电流密度 3.3~5A ／平方毫米选取线径，音频变压器的漆包线按电流密度 3.5 ～ 4A 平方毫米选取线径。这样，因时制宜取材，既可保证质量又可大大降低成本。　　二、两种特殊变压器设计方法与技巧高压工频变压器：　　这类变压器往往工作电压几千伏，但电流只有毫安至几十毫安，由于电压较高，次级的绝缘要求很高。 　　在绕制时，常采用层层垫纸，这按通常方法设计且采用普通规格化的硅钢片是绕不下的。故应选用窗口较大的硅钢片，另外适当增加叠厚，用加大截面积的办法来减少初、次级的匝数。 　　多次级的变压器： 　　这类变压器的次级多数在七八组以上，电流大小不等，但每组不一定同时接负载。所以计算功率不一定全部算进去，只要将同时带负载的次级绕组计算出来即可。同样应选窗口较大的硅钢片，初级线圈的线径应根据次级各组同时使用的实际功率确定。采用以上的方法设计，既能保证性能又可以降低生产的成本。 　　概言之：要想设计出性价比高的变压器，铁芯截面积只能大不可小，适当减少每伏匝数．详细分析负载情况，合理选用漆包线的规格。只有通过反复实践与推算、推敲，才能真正掌握变压器的设计方法与技巧。

近年来，电源中电子变压器所用的铁心材料和导电材料价格连续上涨，上游原材料形成卖方市场。作为下游的电子变压器的电源用户，可以在全球范围内选择和采购，形成买方市场。处于中间位置的电子变压器行业，只有走技术创新之路，才能摆脱这种两头受气的困境。然而，在成熟的电子变压器行业里，技术创新比较困难。但是每一个细小环节的改进，就可以带来新的理念和新的产品。 走技术创新之路，要时刻记住要达到的目的。电源中的电子变压器，象所有作为仪器仪表交易商品的产品一样进行任何技术创新，都必须在具体使用条件下完成具体功能中，追求性能价格比最好。现在的电源产品，普遍以“轻、薄、短、小”为特点向小型化和便携化发展。电子变压器必须适应作为用户的电源产品对体积和重量的要求。同时，电子变压器的原材料(铁心材料和导电材料)价格上涨。因此，如何减小体积和重量，如何降低成本，成为近年来电子变压器发展的主要方向。 硅钢是工频电源中电子变压器大量使用的铁心材料。要减少电子变压器中的铁心用量，必须提高硅钢的工作磁通密度(工作磁密)。硅钢的工作磁密既决定于饱和磁通密度，又决定于损耗。因为效率是电子变压器的重要性能指标，现在，为了节能，许多电源产品都提出待机损耗要求。电子变压器的铁心损耗是待机损耗的主要组成部分，因此，都对电子变压器的效率或损耗提出明确的严格要求。 近年来，取向和无取向冷轧硅钢价格上涨，卷绕式环形铁心，相比于R型、CD型和EI型铁心，由于消耗材料少，可以节约20%以上的铁心材料成本，扩大了电子变压器中的使用范围。卷绕式环形铁心可以充分发挥取向冷轧硅钢的性能，与无取向冷轧钢相比，工作磁密要高得多。同时不象R型、CD型和EI型的铁心那样，可以充分利用硅钢材料，不会有边角废料，材料利用率可以达到98%以上。 作为电子变压器一大类的工频变压器，采用工作磁密高的铁心材料后，可以不减少铁心截面和体积，而是减少线圈匝数，减少用铜量。在现在铜材价格远远高于铁心材料的情况下，可能是更好的一种设计改进方案。 软磁铁氧体是中、高频电源中电子变压器大量使用的铁心材料，和金属软磁材料相比，软磁铁氧体的饱和磁密低，磁导率低，居里温度低，是它的几大弱点。尤其是居里温度低，饱和磁密Bs和单位体积功率损耗Pcv都会随温度变化。温度上升，Bs下降，Pcv开始下降，到谷点后再升高。因此在高温条件下，只要Bs保持较高水平，就可以把工作磁密Bm选得高一些，从而减少线圈匝数，降低用铜量和成本。高温高饱和磁密软磁铁氧体材料，还可以扩大电子变压器使用的温度上限到120益甚至150益。例如，汽车用电子设备中的高频电子变压器，在外界温度条件变化大和发动机室发热的高温条件下工作，就必须采用高温高饱和磁密软磁铁氧体。软磁复合材料(SMC)是上世纪90年代开发出来的新型软磁材料，其出发点是想把金属软磁材料的工作频率向MHz级和GHz级扩展，因此将金属软磁材料与其他高电阻材料，如石英、陶瓷、高分子材料等复合在一起，只要控制金属软磁材料的体积百分数在逾渗极限以下，就有可能保持软磁特性，又减少各种高频率损耗，成为一种新的软磁材料——软磁复合材料，取英文名称的第一个字母，简称SMC材料。软磁复合材料中的磁性粒子可以是纯铁、镍、钴金属、铁镍合金、铁镍钼合金、铁铝合金、铁基非晶合金、铁基纳米晶合金和软磁铁氧体经过粉碎后制成的粉末。非磁性物体可以是二氧化硅等绝缘体，硅树脂、聚乙烯、环氧树脂等高分子材料作粘接剂和硬脂酸等作润滑剂。磁性粒子和非磁性物体混合后，可以经过绝缘处理、压制成形、烧结等工艺加工成磁粉芯，也可以采用现在的塑料工程技术，注塑成各种复杂形状的磁芯。软磁复合材料的优点是密度小，重量轻，生产效率高，成本低，产品一致性好。缺点是由于磁粒子之间被非磁性物体隔开，磁性阻断，磁导率现在一般都在100以内，最近报导通过纳米技术和其他措施，已开发出磁导率超过1000的软磁复合材料，最大可达6000。