單相變壓器

變壓器 bian ya qi利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵心(磁芯)。在電器設備和無線電路中,常用作升降電壓、匹配阻抗,安全隔離等。變壓器的功能主要有:電壓變換;電流變換,阻抗變換;隔離;穩壓(磁飽和變壓器);自耦變壓器;高壓變壓器(乾式和油浸式)等,變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯,XED型,ED型CD型。

變壓器分類

配電變壓器、電力變壓器、 全密封變壓器組合式變壓器、乾式變壓器、單相變壓器電爐變壓器整流變壓器電抗器、抗干擾變壓器、防雷變壓器、箱式變電器 試驗變壓器 轉角變壓器 大電流變壓器 勵磁變壓器 及多相變壓器。
變壓器的最基本型式,包括兩組繞有導線之線圈,並且彼此以電感方式稱合一起。當一交流電流(具有某一已知頻率)流於其中之一組線圈時,於另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓,而感應的電壓大小取決於兩線圈耦合及磁交鏈之程度。

單相變壓器定義

單相變壓器即一次繞組和二次繞組均為單相繞組的變壓器。
單極性開關電源,指輸出為單極性,也就是只有正極、負極輸出,相對於雙極性開關電源說的,雙極性開關電源有三條輸出,分為正電源、負電源、地線。
全波整流就是橋式整流,一個意思,說法不同而已。
2006年全國工業企業節電技術研討會會議總結里說,單相變壓器結構簡單、體積小、損耗低,主要是鐵損小,適宜在負荷密度較小的低壓配電網中套用和推廣。江蘇省某公司五年來推廣單相變壓器效果明顯,僅蘇州市就累計使用1000多台,節電45 GWh,經驗值得推廣。有的資料顯示單相變壓器在已開發國家得到廣泛套用,例如美國日本,單相供電製成為居民供電的主要方式,在這種宣傳下,有些人因此而認為單相供電具有“降損”的魔力,認為單相變壓器比三相變壓器更節能,認為單相供電制比三相供電制更優越。其實不然,單相變壓器與單相供電制只是當前三相供電制的補充形式,由於其自身特性的約束,它只能套用於某些特定的領域。

單向電壓器的效果

更節能

1、單相變壓器變損是否低?在以前關於介紹單相變壓器及單相供電技術的論文中,認為單相變壓器比同容量的三相變壓器空載損耗小、節能,並且變損低。事實如此嗎?筆者看到有的論文列舉出的套用實例,提到改造具有的經濟效益時,用D10、D11甚至D12系列的變壓器和同容量的S9系列變壓器進行比較,例如提到同容量的D11單相變壓器比S9三相變壓器空載損耗降低得多,因此認為單相變壓器比三相變壓器運行更經濟,其實這是個誤解。舉例時忽略了兩者之間的技術層次上的差異,根據JB/T3837-1996《變壓器類產品型號編制辦法》,對變壓器型號的編序的性能水平做了規定,凡大一號的性能參數要提高到一個新水平。例如D10系列變壓器是根據S10變壓器參數設計的,論證D10或者D11等系列變壓器的降低損耗的效果時,應選取同型號的S10或S11變壓器進行比較,選取S9系列變壓器作為參照物其實是不公平的。
另外,普通S9系列變壓器採用的是疊裝式鐵芯結構,而D10、D11等大多採用了卷鐵芯結構:疊裝式鐵芯和卷鐵芯存在工藝技術上的差別,卷鐵芯結構克服了傳統疊裝鐵芯結構中無法克服的缺點,例如在一張鐵芯疊片中,沿外側和沿內側的磁路長度相差較大,使得磁通在鐵片內不是均勻分布,並產生高次諧波,結果導致損耗增加。在三相鐵芯中,鐵軛和B相的芯柱交會區域內,由於三相磁動勢的原因產生鏇轉磁場使損耗增加,在鐵芯疊片彼此之間對接處有接縫,在此接縫區域內,有橫向穿越疊片的磁通而使損耗增加。因此,卷鐵芯變壓器比疊裝鐵芯變壓器空載損耗小,空載電流小。為便於公平比較,本文引入變壓器參數均採用網上公布的薩頓斯(上海)電源有限公司的變壓器數據,表1為比較不同型號的節能效果,也列入S9型變壓器數據。根據表1所示,我們可以看到,同是11型號的100 kVA容量的三相卷鐵芯密封變壓器與單相卷鐵芯變壓器除了重量明顯差異外,技術指標差別並不明顯。所以一直認為的單相變壓器比三相變壓器變損小、節能的結論是沒有依據的。

線損低

2、單相供電方式是否線損低?根據電路原理,同樣的距離輸送同樣的功率P ,功率因數為1,三相供電方式與單相供電方式的線路損失如下。假設使用同截面的導線,導線電阻為R。單相變壓器兩線方式供電,輸送功率P 時,相線、中性線中電流為I ,產生的線路損失為 P 單損 = 2I^2R。三相變壓器三相四線方式供電,輸送功率P時,線路中相電流為I /3,理想狀態下中性線無電流,相線 P 相損 =(I /3)^2R = I ^2R/9。本方式下線路損失為 P 三損 = 3×(I /3)^2R = I^2R/3。通過計算可見,三相供電方式的線路損失是最低的,單相供電的方式比三線制的損耗高6倍。由此可見,單相供電方式在與三相供電方式在降低線路損失方面並無優勢。

單相變壓器的經濟意義

用料少

第一,相同容量的單相變壓器比三相變壓器用鐵減少20%,用銅減少10%。尤其是採用卷鐵芯結構時,變壓器的空載損耗可下降15%以上,這將使單相變壓器的製造成本和使用成本同時下降,從而獲得最佳的壽命周期成本

線路投資低

第二,在電網中採用單相供電系統,可節省導線33%~63%,按經濟電流密度計算,可節約導線重量42%,按機械強度計算,可降低導線消耗66%。因此可降低整個輸電線路的建設投資。這在我國地域廣闊的農村和城鎮的路燈照明及居民生活用電方面是很有意義的。

利於現代化生產

第三,單相變壓器由於結構簡單,適合大批量的現代化生產,有利於提高產品質量和效益。第四,適於引入新技術、新材料、新工藝,獲得技術加分,黨的十六屆五中全會提出把節約資源作為基本國策,“十一五”規劃《綱要》進一步把“十一五”時期單位GDP能耗降低20%左右作為約束性指標。在這個大背景下,降損附加值高的新產品將大有所為。線上損理論計算時可以發現,80%的線路損失發生在20%的主幹線上,因此縮短低壓主幹線距離,就可以大大減少低壓線損,由於單相變壓器重量輕,可以靈活安裝在電桿上使用,便於深入負荷中心,就近降壓供電,提高供電質量。一般單相變壓器在小範圍內供電,發生故障波及面小,利於提高供電可靠性。同時,因為單相變壓器重量輕,安裝維護方便,使用靈活,可以單相使用,也可以三台組成三相變壓器使用。

建設投資少

第四,變壓器小容量化的代價輕負荷地區進行單相供電制建設,可減少建設投資。大負荷地區進行單相供電制的改造,必須有較大的經濟投入。筆者看到,有的單相變壓器在居民小區的試點,實行的是將大變壓器化成多個小變壓器,臨近負荷安裝,縮短低壓主幹線距離,由於電源點到負載的距離是一定的,縮短低壓供電距離,必然要延長高壓輸電距離,此種改造需要大量的投資,例如原來3個單元30戶人家使用160 kVA三相變壓器1台,改用3台50 kVA單相變壓器供電,表2列出兩種改造方案的用料及損耗變化,很明顯的增加了建設投入。其一,為了減少低壓主幹線的線損,要將高壓線路引入負荷中心,增加高壓線路建設投資。其二,採用多台小容量變壓器後的空載損耗和負荷損耗,都比原先單台大容量變壓器多。其三,多台小容量變壓器的購置資金也大於單台大容量變壓器的購置資金。國外由於居民用電多,幾家或者每家使用一台單相變壓器,是因為國家富裕,電力部門大量資金投入的結果。雖然投資較大,對於他們總的來說還是合算的。

套用的局限性

第五,單相變壓器套用的局限性首先,單相變壓器由於電壓單一,只能套用於照明或小型電機,套用範圍具有局限性。而我國農村因有副業和作坊,不能廣泛推廣,即使用,也只是作為三相供電制度的補充使用。在順平供電公司,單相變壓器得到套用,一是套用於深山區,居民分散,用電負荷小,基本沒有動力套用,可大大減少線路投資;二是套用於路燈。其次,是單相變壓器所引起的引高壓進負荷中心容易受到人們的抵制。現在人們法制觀念提高,對於居住環境的關心也非常重視,沒有哪個業主願意電業部門在門前樹根“旗桿”,上面掛有變壓器,帶有高壓電,並且還發出噪音。同時,現在的房地產商人只要求電力方便,他們卻不願意自己的藍圖里出現電力設施的影子。一是怕電磁輻射,二是怕危險,三是怕影響景觀。現在電力部門收費到戶,線路損失是電力部門的事情,業主與開發商沒有義務為電力部門提供方便。

正視單相變壓器的套用

第六,正視單相變壓器的套用在我國,單相變壓器與單相供電技術一直在發展,早在20世紀50年代末就向國外出口過單相變壓器。這些年來,科學技術的發展促進了單相變壓器的發展,卷鐵芯、非晶鐵芯技術在單相變壓器上套用,可大大減少變壓器的鐵芯損耗。
根據分析,當城鄉電網改造到一定程度後,網損中的線路損失占的份額將大大降低,配電變壓器的空載損耗將占網損的主要地位。只有大幅度降低鐵芯損耗,才能有望進一步降低電網的電能損耗。因此,卷鐵芯、非晶鐵芯單相變壓器具有巨大的發展潛力。 當前,三相變壓器與三相集中供電制仍居主導地位,單相變壓器與單相供電制只是其補充。在變壓器的實際套用上,我們應充分利用三相變壓器與單相變壓器各自優勢與特點,根據用電負荷情況選用適合的變壓器品種,以經濟供電半徑配置電源

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們