变压器是效率最高的电动机。典型变压器效率超过99%。变压器中的铜损耗、铁心损耗、磁滞和涡流损耗、杂散和涡流损耗是导致效率低下的主要原因。这些损失导致温度升高。采用各种变压器冷却方法,以保持足够的工作温度。
有效的变压器冷却系统可将变压器容量增加25%至50%。根据使用的冷却方式,变压器可分为风冷变压器和油冷变压器。在风冷变压器中,通过外壳上的循环空气或通过外壳进行冷却。风扇可用于提供强制空气。可以在变压器外壳上添加散热片,以增加表面积并提高冷却效率。
油冷变压器的线圈和铁芯浸在油中。自然油循环、强制循环或水循环均可提高冷却效率。散热器或散热片安装在变压器上,使冷却更有效。大型油浸式变压器使用循环油和强制空气-类似于上图。冷水可在变压器外壳中循环,以提高冷却效率。
传热方式
变压器的传热机理有三种:传导、对流和辐射。铁芯的热量直接来自绕组。由于绝缘层的存在,热量不能直接传递到油中。因此,来自线圈的热量在到达冷却液之前流过几层绝缘材料。
从变压器箱和散热器到环境的热传递通过辐射和对流进行。表面积越大,通过辐射传递的热量就越多。辐射传热取决于表面辐射系数。对于涂成灰色的水箱和散热器,表面有效性应为0.95。
在油浸式变压器中,铁芯和绕组的热量通过对流传递到油中。随着油温的升高,油的密度降低。因此,热油移动到顶部,并由底部的冷却器油代替。这使油箱中的机油自然连续循环,并通过油箱壁和散热器将热量传递到外部环境。
变压器冷却剂
铁芯和绕组释放的热量由冷却剂排出。冷却液可根据变压器冷却方法、工作环境、电压和其他几个因素进行选择。以下是变压器中使用的冷却液。
1.矿物油或变压器油
2.阿斯卡雷尔
3.高温碳氢化合物
4.硅胶
5.酯类
6.六氟化硫
变压器冷却方式
油和空气是变压器中使用的主要冷却材料。如本文开头所述,油具有绝缘体和冷却剂的双重作用。在油浸式变压器中,热油通过散热器或其他热交换器循环,这些热交换器将热量传递给周围的空气或水作为最终冷却介质。
在小型配电变压器中,油箱表面形成翅片或波纹,以增加表面积,提供足够的冷却表面。以下是从变压器内部转移到环境的可能方式。
通过自然空气循环。
使用风扇进行强制空气循环。
浮力引起的自然油循环
使用泵强制机油循环。
具有强制水循环的热交换器。