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【TQSB系列高壓試驗變壓器】變壓器在設計過程的經典問題
點擊次數：1691 發布時間：2012-7-7
變壓器設計的基本問題是磁通和電流密度。變壓器的電流與容量成正比，電流密度的大小（即導線的粗細）按照導體的發熱量來考慮。對于磁通，電磁學的基本關系式為u=4.44fwΦ，其中u為電壓；f為頻率，在這里為50Hz，定值；w為線圈的匝數；Φ是磁通量。由于硅鋼片的磁通密度B受到材料的限制，一般僅能設計到1.4-1.8特斯拉，而Φ=BS,所以，要增大Φ，一般只能增大鐵芯的截面積。變壓器的鐵芯一般為三相柱式，鐵芯的截面積按照上述公式可以確定，鐵芯窗口的大小則要考慮把線圈放進去為原則。容量越大的變壓器，導線越粗，鐵芯的窗口就需要越大。
在變壓器的設計中，銅和鐵的用量可以均衡考慮。因為一旦變壓器的容量確定了，電流就確定了，導線的粗細也就確定了，增大匝數W，磁通Φ就可以小一些，鐵芯的截面積就可以稍小一些，但是要把這些匝數繞進去，鐵芯的窗口要大一些；相反，減小匝數W，磁通Φ就要大一些，鐵芯的截面積要大一些，但是鐵芯的窗口可以小一些。
變壓器的容量和什么有關系呢？
從上面的問題的分析可以看出，鐵芯的選擇與電壓有關，而導線的選擇與電流有關，即導線的粗細直接與發熱量有關。也就是說，變壓器的容量只與發熱量有關。對于一個設計好的變壓器，如果在散熱不好環境中工作，假如為1000KVA，如果增強散熱能力，則有可能工作在1250KVA。另外，變壓器的標稱容量還與允許的溫升有關，例如，如果一臺1000KVA的變壓器，允許溫升為100K，如果在特殊的情況下，可以允許其工作到120K，則其容量就不止1000KVA。由此也可以看出，如果改善變壓器的散熱條件，則可以增大其標稱容量，反過來說，對于相同容量的變頻器，可以減小變壓器柜的體積。
所以在有些投標過程中，競爭對手故意標稱較大的變壓器容量，給用戶設計裕量較大的假象，實際上是沒有意義的，關鍵還要看變壓器的體積和散熱方式來區分，這一點也是非常重要的。
為什么電流源型變頻器需要較大的變壓器容量？
變壓器的設計一般只看額定容量，而不看額定功率，因為其電流只與額定容量有關。對于電壓源型變頻器，由于其輸入功率因數接近于1，所以額定容量與額定功率幾乎相等。電流源型變頻器則不然，其輸入側變壓器功率因數zui多等于負載異步電機的功率因數，所以對于相同的負載電機，其額定容量要比電壓源型變頻器的變壓器大一些。