電源變壓器設計

變壓器是將一種電壓的交流電轉換為另一種電壓的交流電的電機。

電力變壓器的主要結構元件：本體、鐵心、繞組、冷卻裝置、套管和保護裝置（膨脹機、排氣管和氣體繼電器）。

變壓器繞組的佈置使得初級繞組產生的磁通量穿透大部分次級繞組。這一要求通過鋼芯的結構來保證，鋼芯是一個閉合的磁路。根據繞組和磁系統的相互佈置，變壓器主要有兩種類型：桿式和電樞式。

在桿式變壓器中，繞組位於芯棒上，芯棒通過閉合磁路的磁軛連接。桿式用於電源和一些特種變壓器。鎧裝變壓器使用覆蓋繞組的分支磁路，就好像“鎧裝”它一樣。鎧裝鐵芯結構特別適用於小型單相變壓器。

三相棒式變壓器：

三相變壓器

變壓器的磁路稱為鐵芯，由合金鋼片組裝而成。為了不關閉床單，他們預先塗上一層薄薄的清漆或用紙粘合。

鐵芯由攜帶線圈的棒和閉合磁路的磁軛組成。鐵芯的橫截面應盡可能接近線圈的形狀。

在矩形繞組中，鐵芯的橫截面為矩形。圓形——核心有一個多層次的部分。如果鐵芯的橫截面較大，則採用縱向空氣通道來散熱，將鐵芯分成單獨的封裝。

床單用銷釘或鉚釘拉在一起。單張紙不得相互連接，因為在接觸平面中可能會出現渦流。為了防止板材通過銷釘和鉚釘閉合，在其上放置了絕緣管。螺母和鉚釘頭用電動紙板墊圈與芯壓板隔離。

變壓器中使用兩種類型的繞組：圓盤式和圓柱形。

採用圓盤形繞組設計，初級和次級繞組被分成一系列在變壓器鐵芯上交替串聯的扁平圓盤形繞組。

在圓柱形繞組中，初級和次級繞組彼此同心佈置。低壓繞組通常放置在靠近鐵芯的位置，因為它更容易與鋼絕緣。

製作繞組時，必須區分單根導線的絕緣、層與繞組之間的絕緣、初級和次級（次級）繞組之間的絕緣以及繞組相對於鐵芯的絕緣。

變壓器的繞組由外包絕緣的銅線製成。為了絕緣繞組線，紙，有時使用棉絲紗，清漆（搪瓷）箔或多層絕緣，例如，一層清漆和一層絲紗，一層紙和一層棉紗， ETC。

紙隔板用作層之間的絕緣。繞組用墊圈或用浸油的膠帶、紙或布包裹的電氣紙板墊圈絕緣。

變壓器繞組的末端在套管的幫助下引出，套管將它們與接地體（油箱）隔離。

變壓器裝置：

三相變壓器的繞組連接有兩種基本方式：三角形連接和星形連接。繞組三角形接法時，相電壓等於線電壓，相電流小於線電流的1.73倍。繞組星形連接時，相電壓小於線電壓的1.73倍，相電流等於線電流。

在三相變壓器中連接繞組的方法非常重要，因為次級電壓相對於初級的相位角取決於它。初級和次級繞組電壓之間的相移還取決於線圈的繞組方向。有關更多詳細信息，請參見此處：電力變壓器繞組連接方案和組別

設計變壓器的地方聯合併行工作, 這些變壓器各相的瞬時電位必須相同。高壓和低壓繞組線電壓之間具有相同相移的變壓器分配給同一組繞組連接，並根據小時指示分配編號。

為了將繞組與鐵芯隔離開來，以及將高壓繞組與低壓繞組隔離開來，使用了由烤紙壓製而成的硬圓柱體或由電工紙板製成的圓柱體，即所謂的軟圓柱體。

在變壓器構造中，廣泛使用一種特殊的礦物（石油）油，稱為變壓器… 油箱裡裝滿了變壓器油，帶有繞組的鐵芯浸入其中。大功率電源變壓器、大功率整流變壓器、大功率脈衝變壓器均採用此設計。

變壓器油中的水分和雜質已被去除，即乾燥和淨化，是繞組和金屬外殼之間的良好絕緣體。此外，導熱係數高於空氣的變壓器油可以很好地將熱量從變壓器的活動部件傳導到油箱的外表面。

隨著變壓器功率的增加，損耗的增長速度快於其幾何尺寸，這導致需要增加其冷卻表面。在此處查看詳細信息：電力變壓器的冷卻系統

實際上，使用轉換交流電壓的設備，其中初級和次級繞組電連接。這些設備稱為自耦變壓器。

自耦變壓器與傳統變壓器的不同之處在於其初級和次級繞組不僅以電感方式連接（如在傳統變壓器中），而且以電氣方式連接。