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新能源产品中新能源变压器的结构是什么样?

一般来说,新能源变压器可按照其用途、结构、相数、冷却方式和冷却介质来进行分类。按用途分主要有电力变压器 (Power Transformer)、调压器(Voltage Regulator)、仪用互感器(Instrument Transformer)、特种用途变压器等。

新能源汽车驱动电机技术,按相数分主要有单相变压器和三相变压器。按绕组数目分主要有自耦变压器 (Autotransformers)、双绕组变压器和三绕组变压器根据铁心结构不同,变压器可分为心式变压器和壳式变压器。按冷却介质和冷却方式不同变压器可分为空气冷却的干式变压器、以油为冷却介质的油浸式变压器和以气体为冷却介质的气体变压器。2.变压器的结构变压器的主要构成部分有:铁心、绕组、变压器油、油箱及附件、绝缘套管。铁心和绕组是变压器的主要部件,称为器身;油箱作为变压器的外壳,起冷却、散热和保护作用;弯压器油既起冷却的作用,也起绝缘介质的作用;绝缘套管主要起绝缘作用。下面对变压器各主要部件进行简要介绍。

(1)变压器的铁心材料

1.)铁心材料。铁心是变压器中导磁的主磁路,也是套装绕组的机械骨架。铁心采用磁导率高、磁滞和涡流损耗小的软磁材料制成。变压器发展初期,采用普通铁片作为铁心材料,以后开发出热轧磁性钢片作为铁心材料。1934 年高斯发明了冷轧晶粒取向硅钢片,逐渐取代了热轧硅钢片。1968年,日本新日铁公司首先开发出高导磁的硅钢片一-Hi-B 晶粒取向硅钢片,其单位损耗和励磁安匝数都较普通晶粒取向硅钢片小,因此被广泛采用。20世纪80年代,磁畴细化(通过激光照射或机械压痕方法)的更低损耗的硅钢片问世。硅片的最主要性能是单位质量的损耗和材料的磁导率。冷轧晶粒取向硅钢片的损耗比热轧硅邻片有很大的降低,所以目前电力变压器几乎全部采用冷轧晶粒取向硅钢片作为铁心材料。

非品合金是继冷轧晶粒取向硅钢片之后的又一种铁心材料,它的特点是磁导率高,空载电流和空载损耗比取向硅钢片大大降低。在20世纪60年代中期,国外已经开始研究非晶料,1974 年开始应用于变压器铁心,美国CE 公司最早用非品合金制造了 25kV·A变压器现已有2500kV·A的非晶合金铁心变压器。但是,由于非品合金饱和磁通密度低,厚度薄加工困难,材料价格较高,所以在大容量变压器制造中还未大量使用。

目前变压器铁心大部分由厚度为0.15~035mm的冷轧硅钢片叠压而成,硅钢片中含硅量大约在4%。硅钢片表面一般都覆有一层具有较高电气绝缘性的绝缘膜,绝缘膜具有极高的绝缘电阻和良好的机械特性。据资料统计数据,发达国家变压器铁耗占总发电量的4%左右,所以降低变压器铁耗是提高电网效率的重要措施。降低铁耗主要通过增大硅钢片的含硅量和减小硅钢片的厚度实现,目前硅钢片的厚度从早期的0.35mm降低为目前的023mm.18mmo

2.)铁心结构。铁心由铁心柱和铁两部分组成。其中,铁心被绕组遮盖住的部分称为铁心柱,连接铁心柱以构成闭合磁路的部分为磁钜或铁钜,如图 2-35 所示。现代变压器的铁心,其铁心柱和铁躯一般都在同一个平面内,即为平面式铁心。

按照铁心结构不同,变压器有心式变压器和壳式变压器之分。图2-35 所示为心式结构变压器,其铁心柱被绕组所包围。单相和三相壳式变压器如图2-36 所示,这种结构是铁心包围着绕组的顶面、底面和侧面。


心式变压器的优点是圆形线圈制造方便,硅钢片用量相对较少,绕组布置和绝缘较容易,因此电力变压器大多采用心式结构;缺点是铁心叠片的规格较多,铁心柱的绑扎和铁装的夹紧要求较高。壳式变压器结构机械强度好,但是加工工艺特殊,绝缘结构复杂,可维性较差,成本较高,一般用于特种变压器和小容量单相变压器。

变压器的绕组 在电气设备中具有规定功能的一组线或线圈称为绕组,对于变压器类产品,通常将按规定连接起来、能够改变电压和电流的单个或几个线圈的组合称为绕组,如一次绕组、二次绕组。

绕组是变压器的电路部分,是变压器的重要组成部分。变压器运行过程中,绕组中有电流通过,会产生电阻损耗,从而引起发热和降低变压器效率,还可能会遇到过电压、高温.过电流等恶劣情况。为了使变压器能够长期安全可靠地运行,变压器绕组必须满足电、力和热等基本要求。变压器绕组的导体材料一般为高电导率的铜和铝,导体形状有圆线、扁线和箔板。电力变压器一般采用扁铜导线,圆铜导线主要用在小型变压器及互感器上,箔板主要用于容量小于2000kV·A以下的中小型变压器。根据采用绝缘材料的不同,可将导线分为纸包绕组线(简称纸包线)、漆包绕组线 (简称漆包线)、丝包绕组线(简称丝包线) 和玻璃丝包绕组线(简称玻璃丝包线)。


绕组的结构与绕组的容量有关,还需同时考虑加工制造的难易程度。电力变压器中常用的绕组结构有双层圆筒式、多层圆筒式、连续式、纠结式、插人电容内屏蔽式、螺旋式、箔式、交错饼式。心式变压器一般采用同心式结构,将高、低压绕组同心地套装在铁心柱上低压绕组靠近铁心柱,高压绕组套装在低压绕组外面,高、低压绕组之间以及绕组与铁心之间要可靠绝缘。高压绕组匝数多、导线细,低压绕组匝数少、导线粗。

关键字: 新能源变压器
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