在電力系統(tǒng)中，變壓器的運(yùn)用是尤為頻繁，并且相當(dāng)廣泛的，只要一說(shuō)起這三個(gè)字，一定沒(méi)有電工會(huì)陌生的。它作為一種用于電力轉(zhuǎn)化的儀器設(shè)備，可以使高壓通過(guò)它轉(zhuǎn)換為能使用的低壓來(lái)滿(mǎn)足人們的實(shí)際需求。
但是很多人卻不知道變壓器的工作運(yùn)行原理是什么，又是如何將高壓轉(zhuǎn)為低壓的呢？這些問(wèn)題可能是許多電力初學(xué)者都會(huì)產(chǎn)生的困惑，然而它的原理和結(jié)構(gòu)相對(duì)于其它的電力設(shè)備來(lái)說(shuō)是較為簡(jiǎn)單的。變壓器的在結(jié)構(gòu)上主要是由繞組和鐵芯兩部分而組成，那它們的作用和功能分別是什么呢？
這些看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，對(duì)很多從業(yè)多年的老電工來(lái)說(shuō)也未必立馬對(duì)答如流，那么我們今天就帶大家來(lái)系統(tǒng)學(xué)習(xí)一下變壓器的原理及繞組、鐵芯的主要知識(shí)，愿能幫助大家學(xué)習(xí)。
一、變壓器原理
變壓器它是一種靜止的電力設(shè)備，在變配電系統(tǒng)中較為常見(jiàn)，能經(jīng)過(guò)電磁感應(yīng)，將一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)換為頻率一樣的其它電壓的交流電能。它工作運(yùn)行的最基本的原理就是“電磁感應(yīng)”，可以把這個(gè)原理解釋為“動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電”的過(guò)程。
上圖中一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。接交流電源的繞組被我們稱(chēng)做原繞組或者是一次繞組，這一側(cè)是通入交流電流側(cè)，也就是吸收電能側(cè)，也稱(chēng)一次側(cè)。接負(fù)載的繞組被叫做副繞組或者是稱(chēng)二次繞組，這一側(cè)是接負(fù)載側(cè)，也就是輸出電能側(cè)，因此也被稱(chēng)作二次側(cè)。
如上圖，在一次繞組與交流電源相連接的情況下，繞組中就會(huì)存在交流電流，而且會(huì)在鐵心中產(chǎn)生磁通，此時(shí)，這個(gè)交變磁通還會(huì)同時(shí)交鏈著一次繞組與二次繞組，并在這兩個(gè)繞組中都產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
空載運(yùn)行空載運(yùn)行：一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開(kāi)路。
帶負(fù)荷運(yùn)行帶負(fù)荷運(yùn)行：一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)荷。
由此我們可知電壓關(guān)系為：一次、二次側(cè)電壓與匝數(shù)成正比。所以只要將匝數(shù)比改變，那么我們就可以改變輸出電壓。同理，電流關(guān)系為：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。
我們知道變壓器的高壓線(xiàn)圈匝數(shù)比較多，并而通過(guò)它的電流又相對(duì)小，所以它的繞組能用相對(duì)細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)來(lái)繞制而成。但低壓線(xiàn)圈的匝數(shù)雖然少，但是通過(guò)電流卻比較大，所以繞組要用相對(duì)粗的導(dǎo)線(xiàn)來(lái)繞制。
二、鐵芯和繞組
1. 鐵芯
鐵芯作為變壓器的主磁路往往都是采取的心式結(jié)構(gòu)，如下圖，A、B、C三相的繞組分別被放在了三個(gè)鐵心柱上，于是它們由上、下兩個(gè)鐵扼連接起來(lái)，就組成了一個(gè)閉合磁路。如下圖：
鐵芯的結(jié)構(gòu)通常是分為兩種類(lèi)型：心式和殼式。心式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和工藝簡(jiǎn)單、但是應(yīng)用十分廣泛。殼式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常是用在小容量變壓器和電爐變壓器。
鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖2. 繞組
繞組是變壓器的電路部分，它一般情況下是由銅或鋁的絕緣導(dǎo)線(xiàn)繞制而成，為了便于絕緣，低壓繞組靠近鐵心柱，高壓繞組套在低壓繞組外面，高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線(xiàn)細(xì)；低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線(xiàn)粗。
通常情況下，為了達(dá)到絕緣的目的，會(huì)選擇低壓繞組離鐵芯較近的地方進(jìn)行裝置，低壓繞組的外面則會(huì)套在高壓繞組，這樣它們之間就會(huì)有一定的絕緣間隙和散熱油道，繞組就會(huì)得以非常有效地散發(fā)熱量。
變壓器傳統(tǒng)繞線(xiàn)方式也有兩種，一種是銅線(xiàn)繞組，另一種是箔式繞線(xiàn)。
（1）銅線(xiàn)繞組：油浸式變壓器通常采用的是冷軋硅鋼片銅線(xiàn)繞組，漆包銅線(xiàn)是繞組線(xiàn)的一個(gè)主要品種。
（2）箔式繞線(xiàn)：箔式繞線(xiàn)的導(dǎo)體使用厚度不一樣的銅做成，又或者是鋁箔帶，隨后將寬帶狀的絕緣材料用作層間絕緣，窄帶狀的絕緣材料為端絕緣，并在箔式繞線(xiàn)機(jī)上一次完成卷繞，形成卷狀線(xiàn)圈。
變壓器在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生匝間、相間短路，或在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生沖撞，造成線(xiàn)圈相對(duì)位移，以及運(yùn)行過(guò)程中在短路和故障狀態(tài)下因電磁拉力造成線(xiàn)圈變形，就會(huì)使變壓器繞組的分布參數(shù)發(fā)生變化。
進(jìn)而影響并改變變壓器原有的頻域特征，即頻率響應(yīng)發(fā)生幅度變化和諧振頻點(diǎn)偏移等。并根據(jù)響應(yīng)分析方法研制開(kāi)發(fā)的HTBX-H 變壓器繞組測(cè)試儀，就是這樣一種新穎的變壓器內(nèi)部故障無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。它適用于63kV~500kV電力變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障檢測(cè)。
HTBX-H 變壓器繞組測(cè)試儀文章選自串聯(lián)諧振華天電力
