電爐式變壓器的結構特點和優點
電爐變壓器用于機械零件加熱、熱處理、粉末冶金燒結、有色金屬熔煉等的電阻爐和鹽浴爐。由于其發熱體的電阻太小,或者在升溫過程中發熱體電阻的變化太大,所以需要在爐子和電力網之間配備一臺電阻爐變壓器,以降低和調節電爐的輸入電壓。
一,電路變壓器的結構特點
1、鐵心
殼式電爐變壓器的鐵心為全斜接縫的框形結構。其鐵心寬度窄,散熱條件好,結構簡單。
2、繞組
殼式電爐變壓器的繞組為與心柱截面形狀相同的矩形。低壓繞組用整塊銅板制造,散熱條件好,出頭為焊接結構;高壓繞組為餅式結構。繞組排列一律采用交錯式。每組內的高壓線段與低壓線段應具有相等的磁勢,其輻向尺寸應基本相等。理論上將低壓線段放在兩端,因其對鐵心的絕緣距離小。但是為了使變壓器短路阻抗小些,需要多個漏磁組才能達到要求,而低壓線段放在兩端會使漏磁組數受到限制,所以有時將高壓線段放在兩端。在調壓過程中,為了使線段配置得對稱并保證磁勢平衡,調壓線段通常采用多路并聯,從而保證各漏磁組阻抗相等,各路低壓線段的電流也相等。
3、冷卻方式
殼式電爐變壓器一般采用強迫油導向循環、強迫水冷卻或強迫油導向循環、強迫風冷的冷卻方式。由于殼式變壓器在油箱和器身之間可以方便地設置隔板,使冷卻后的變壓器油強迫從線餅間流過,油流均勻、各部分溫差小、散熱效果好,可使最熱點溫度降低5℃左右,增加變壓器的額外過載能力。
4、油箱
由于殼式變壓器的繞組完全被鐵心所屏蔽,受外力作用而損傷的可能性較小,所以可根據器身形狀,采用適合形狀的油箱,從而使變壓器的尺寸和重量大大減少
二,電爐變壓器的優點
1、機械力小、強度好
理論計算表明,殼式變壓器的輻向電磁力是很小的。軸向電磁力雖然比較大,但當漏磁組較多時,也能使其明顯降低。殼式變壓器的繞組完全被絕緣件所包圍,鐵心又包圍它們,鐵心與油箱用木撐條卡緊,整個器身緊固牢靠。短路力通過絕緣件、鐵心直接傳至油箱,不像心式結構的繞組支撐面少,所以,殼式變壓器的機械強度高。
2、繞組耐沖擊性能強
由于殼式變壓器繞組的線餅少,而且輻向尺寸大,因此線餅間電容較大,而對地電容卻很小,所以當沖擊電壓作用到殼式變壓器上時,起始電壓基本為線性分布,電壓梯度大為減少。同時由于殼式變壓器的固有電容較大,使得繞組電壓振蕩的時間加長,暫態電壓在繞組達到幅值之前就已經衰減,因此,殼式變壓器繞組具有很好的耐受過電壓沖擊的性能。
3、阻抗低
殼式變壓器的每一相可分成若干個漏磁組,且線餅輻向尺寸大,阻抗可設計為2%一3%,其機械力和負載損耗亦小。由于變壓器無功功率大為減少,電爐功率因數自然增加。
4、分相調壓對磁路沒有影響
由于分相調壓的三相磁通不對稱,所以心式變壓器必須采用五柱鐵心。但在殼式變壓器鐵心中,每一相已經有一個獨立磁路,磁路的不對稱不影響鐵心的設計。
5、引線短且易于阻抗平衡
線端出線及分接線都在繞組上部盡可能短地引出,低壓繞組出頭可以采用相同的長度,從而消除低壓引線的阻抗不平衡,減少了電爐作業時的功率轉移。
6,耗損低
工程上,負載損耗中附加損耗所占的比例,在一定程度上反映了變壓器的技術性能和經濟性能。殼式變壓器的附加損耗較同規格的心式變壓器小,主要因為以下幾點。
(1)殼式變壓器的繞組采用多漏磁組數的結構。漏磁組數靈活多變是殼式變壓器的主要特點之一。當變壓器的單臺容量增大時,漏磁組數也同時增多,但是每個漏磁組的容量并不增大,則漏磁通密度、變壓器軸向短路力和附加損耗比值不增大,不會出現局部過熱的現象。
(2)殼式變壓器矩形繞組的長邊處于鐵心包圍之中,外露繞組漏磁擴散空間小,因此,附加損耗減小。
(3)由于繞組被鐵心包圍,有一定的屏蔽作用,油箱的雜散損耗減小了。這樣,殼式變壓器的總損耗就降低了。
小容量、低電壓的電阻爐變壓器與鹽浴爐變壓器多為干式變壓器,帶箱殼,自然冷卻;中等容量(數百至數千伏安)的電阻爐變壓器多為油浸自冷式變壓器;大容量的則為強迫油循環水冷式變壓器。