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變壓器的損耗研究與優化設計
摘 要：變壓器損耗是當代物理科學領域的一個重要概念。電力變壓器不只是我國現在供電系統中的重要設備，也是供電系統中的故障頻發設備。本文針對變壓器空載損耗和負載損耗，參考一些重要文獻進行了較為深入的研究，推論出變壓器的空載損耗和負載損耗的合理測量方法。電力變壓器同時也是電子設備上開關電源的重要部件，變壓器的優化設計是提高開關電源功率的關鍵所在。本文從減小變壓器自身體積角度出發進行優化設計。電力變壓器是目前我國 電網中的主要電力設施，主要用于變換交流電壓大小的現代化電氣設備。從發電、電力輸送、分配電力等電力傳送整個過程都要通過變壓器這一主要設備來完成，電力這一能源在人類生活中的廣泛應用使得變壓器在電力系統中占據著主要地位，也助力了變壓器這一行業的快速發展。變壓器設計原理是依據電磁感應原理來進行變壓器設計制造，工作原理是把某一等級的交流電壓轉換成另外一等級的交流電壓來滿足不同電力負荷的需求。隨著我國目前自然資源的日益枯竭，降低變壓器各種損耗、提高變壓器自身的運行性和可靠性和實際工作效率以及優化變壓器設計成為當前一大熱點問題。
變壓器國內外現狀
我國國內變壓器制造由于受傳統制造理論以及不合理計算方法的限制，產品的性和可靠性問題日益突顯且未能找到解決方法；國內變壓器在產品設計過程中計算方面發展相對不均衡，一些技術性計算軟件均是從法國、日本、瑞典、德國等一些計算軟件發展較為成熟的 引進。變壓器制造行業在我國是一個充滿發展前景的行業，同時充滿著機遇和挑戰；我國頒布的“七五” 重點科學技術項目為降低變壓器的損耗以及優化設計曾投入相當大的人力和資金支持。只要不斷提高變壓器制造技術以及滿足設備性、可靠性這一前提，把握好變壓器市場動態，就能在這一行業取得成就。
隔離變壓器
隔離變壓器的主要作用是隔離電源、切斷干擾源的耦合通路和傳輸通道，其一次、二次繞組的匝數比（即變壓比）等于1。它又分為電源隔離變壓器和干擾隔離變壓器。
（a）電源隔離變壓器。電源隔離變壓器是具有“隔離”作用的1：1電源變壓器，一般作為彩色電視機的維修設備。
彩色電視機的部分底板帶有電，在維修時若在彩色電視機與220V交流電源之間接人一只隔離變壓器，則彩色電視機即呈“懸浮”供電狀態。當人體偶爾觸及隔離變壓器二次側（次級）的任一端時，均不會發生觸電事故（人體不能同時觸及隔離變壓器二次側的兩個接線端，否則會形成閉合回路，發生觸電事故）。干擾隔離變壓器。干擾隔離變壓器是具有噪聲干擾抑制作用的變壓器，可以使兩個有聯系的電路相互獨立，不能形成回路，從而有效地切斷干擾信號的通路，使干擾信號無法從一個電路進入另一個電路。干擾隔離變壓器通常用于電源的輸入端，是抗干擾電路的主要元器件之一
電氣隔離對于保護電路，設備和人員免受沖擊和短路以及進行測量是必要的。隔離，也稱為電流隔離，意味著電流不存在直接傳導路徑; 沒有物理連接。隔離可以使用電磁，電容或光學設備來完成。在物理和電氣地將電路與不需要的電流隔離的同時，需要在分離的電路上傳輸所需的信號和功率。為了傳輸信號，變壓器使用磁通量，電容隔離器使用差分電壓，光耦合器使用光來彌補間隙。本文討論隔離變壓器的使用。
在測試點TP1和TP2處如何在Z1上進行測量，試圖測量阻抗Z1兩端的電壓。TP1和TP2是發電機電路的一部分; 發電機接地，示波器接地和示波器探頭接地都是共同的。示波器探頭的電纜屏蔽層（接地）通過示波器的機箱（可以用歐姆表驗證）接地。如圖所示，示波器探頭連接在TP1上，示波器探頭接地連接在TP2上，Z2短路探頭接地提供接地的備用路徑時的電路。這意味著1）v1的測量不準確，2）如果Z2是限流阻抗，通過Z1的電流可能上升到危險水平并損壞電路。一個人，站在地面上，圖2中的電路使用隔離變壓器。通過隔離變壓器供電，帶有Z1和Z2的電路不再與發電機和示波器共用接地。現在連接TP1處的測試探針和TP2處的探針接地不能完成電路，并且可以測量電壓v1。隔離電路是帶電電路，當使用接地探頭時，您仍需要了解正在工作的電路，并且探頭未連接的方式會在隔離電路中產生接地回路。
干式變壓器特點及結構
相對于油式變壓器,干式變壓器因沒有油，也就沒有火災、爆炸、污染等問題，故電氣規范、規程等均不要求干式變壓器置于單獨房間內。特別是新的系列，損耗和噪聲降到了新的水平，更為變壓器與低壓屏置于同一配電室內創造了條件。
三、干式變壓器的溫度控制系統
干式變壓器的運行和使用壽命，很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的可靠。繞組溫度超過絕緣耐受溫度使絕緣破壞，是導致變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對變壓器的運行速度的監測及其報警控制是十分重要的。
四、干式變壓器的防護方式
根據使用環境特征及防護要求，干式變壓器可選擇不同的外殼。通常選用IP23防護外殼，可防止直徑大于12mm的固體異物及鼠、蛇、貓、雀等小動物進入，造成短路停電等惡性故障，為帶電部分提供屏障。若須將變壓器安裝在戶外，則可選用IP23防護外殼，除上述IP20防護功能外，更可防止與垂直線成60°角以內的水滴入。但IP23外殼會使變壓器冷卻能力下降，選用時要注意其運行容量的降低。
五、干式變壓器的冷卻方式
干式變壓器冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強迫空氣冷卻(AF)。自然空冷時，變壓器可在額定容量下長期連續運行。強迫風冷時，變壓器輸出容量可提高50%。適用于斷續過負荷運行，或應急事故過負荷運行；由于過負荷時負載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經濟運行狀態，故不應使其處于長時間連續過負荷運行。
六、干式變壓器的過載能力
干式變壓器的過載能力與環境溫度、過載前的負載情況(起始負載)、變壓器的絕緣散熱情況和發熱時間常數等有關，若有需要，可向生產廠索取干變的過負荷曲線。
目前，我國樹脂絕緣干式變壓器年產量已達10000MVA，成為世界上干式變壓器產銷量 的 之一。隨著低噪(2500kVA以下配電變壓器噪聲已控制在50dB以內)、節能(空載損耗降低達25%)的SC(B)9系列的推廣應用，使得我國干式變壓器的性能指標及其制造技術已達到世界先進水平。
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