變壓器的成分結構及生產工藝

　　成分結構

　　變壓器組成部件包括器身（鐵芯、繞組、絕緣、引線）、變壓器油、油箱和冷卻裝置、調壓裝置、保護裝置（吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲油柜及測溫裝置等）和出線套管。

　　1、鐵芯[2]

　　鐵芯是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度分別為0.35 mm\0.3mm\0.27 mm，由表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。

　　鐵芯分為鐵芯柱和橫片兩部分，鐵芯柱套有繞組；橫片是閉合磁路之用。

　　鐵芯結構的基本形式有心式和殼式兩種。

　　2、繞組

　　繞組是變壓器的電路部分，它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成。

　　變壓器的構成

　　一個變壓器通常包括：

　　兩組或以上的線圈：以輸入交流電電流與輸出感應電流。

　　一圈金屬芯：它把互感的磁場與線圈耦合在一起。

　　變壓器一般運行在低頻、導線圍繞鐵芯纏繞成繞組。雖然鐵芯會造成一部分能量的損失，但這有助于將磁場限定在變壓器內部，并提高效率。 電力變壓器按照鐵芯和繞組的結構分為芯式結構和殼式結構，以及按照磁通的分支數目（三相變壓器有3，4或5個分支）分類。它們的性能各不相同。

　　芯

　　薄片鋼芯

　　變壓器通常采用硅鋼材料的鐵芯作為主磁路。這樣可以使線圈中磁場更加集中，變壓器更加緊湊。 電力變壓器的鐵芯在設計的時候必須保防止達到磁路飽和，有時需要在磁路中設計一些氣隙減少飽和。 實際使用的變壓器鐵芯采用非常薄，電阻較大的硅鋼片疊壓而成。 這樣可以減少每層渦流帶來的損耗和產生的熱量。 電力變壓器和音頻電路有相似之處。典型分層鐵芯一般為E和I字母的形狀，稱作“EI變壓器”。 這種鐵芯的一個問題就是當斷電之后鐵芯中會保持剩磁。 當再次加電后，剩磁會造成鐵芯暫時飽和。 對于一些容量超過數百瓦的變壓器會造成的嚴重后果，如果沒有采用限流電路，涌流可造成主熔斷器熔斷。 更嚴重的是，對于大型電力變壓器，涌流可造成主繞組變形、損害。

　　實芯鐵芯

　　在如開關電源之類的高頻電路中，有時使用具有較高的磁導率和電阻率的鐵磁材料粉末鐵芯。 在更高的頻率下，需要使用絕緣體導磁材料，常見的有各種稱作鐵素體的陶瓷材料。 在一些調頻無線電電路中的一些變壓器鐵芯采用可調鐵芯，來配合耦合電路達到諧振。

　　空氣芯

　　卷鐵芯

　　線圈線圈由電磁線所構成，用于環繞鐵蕊，藉以通電產生磁場，或是經由磁場產生感應電流。

　　絕緣保護

　　屏蔽物

　　冷卻劑有的變壓器利用液態物質的循環進行熱量的疏散。常用的液態物質為變壓器油（英語：transformer oil），其主要成分為烷烴、環烷烴、芳香烴等化合物。變壓器油比熱容較大，它吸收熱量體積膨脹上升，在管中形成循環，再通過散熱裝置將熱量散發到空氣中。 有的變壓器利用氣態物質（如六氟化硫）作為冷卻劑。由于導熱能力的限制，氣體冷卻劑一般應用于小容量變壓器。

　　關于變壓器油，絕大多數采用的是礦物油, 極少數的變壓器采用的是植物油。礦物油泄露可能會對環境造成污染，而植物油污染程度就會少很多。而且植物油的閃點要比礦物油的高。所以，在將來，植物油可能會取代礦物油。

　　生產工藝

　　產量

　　隨著中國經濟持續健康高速發展，電力需求持續快速增長。2011年全國全社會用電量4.69萬億千瓦時，比上年增長11.7%，消費需求依然旺盛。人均用電量3483千瓦時，比上年增加351千瓦時，超過世界平均水平。

　　中國電力建設的迅猛發展帶動了中國變壓器制造行業的發展。2011年，全國變壓器的產量達14.3億千伏安，同比增長6.86%。2011年，中國變壓器制造行業規模以上(主營業務收入2000萬元以上)企業有1461家；實現銷售額2901.40億元，實現利潤總額166.08億元，資產規模為2638.40億元，產品銷售利潤為339.72億元。

　　中國變壓器行業競爭激烈，外資跨國公司搶占了很大市場份額，國內變壓器制造企業數量也在快速增長。例如山東永成變壓器，中低端變壓器市場競爭激烈，具備220KV變壓器生產能力的企業有20余家，具備110KV變壓器產品生產能力的企業有100余家。而生產500KV等級以上變壓器企業通過技術和產能構筑了很高的進入壁壘，市場格局趨于穩定。

　　根據規劃，國家電網“十二五”期間將投資約2.55萬億用于電網建設，相比“十一五”期間的1.5萬億元，“十二五”電網投資額同比提升了68%。細分來看，2.55萬億中將有5000億用于特高壓電網投資，5000億用于配電網投資，另外約1.55萬億用于其他電壓等級的電網線路投資。

　　在特高壓電網投資中，特高壓交流的投資額約為2700億元。特高壓交流的主要設備包括特高壓變壓器、電抗器、GIS組合開關、互感器等設備。在特高壓投資中，設備投資約占45%，其中變壓器(含電抗器)占設備投資約30%，由此測算，“十二五”期間，變壓器(含電抗器)的市場容量超過360億元。

　　繞制材料

　　要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關的材料要有一定的認識，為此這里我就介紹一下這方面的知識。

　　1、鐵芯材料

　　變壓器使用的鐵芯材料是鐵片中加入硅能降低鋼片的導電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，變壓器的質量所用的硅鋼片的質量有很大的關系，硅鋼片的質量通常用磁通密度B來表示，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000，高硅片為12000-16000。

　　2、繞制變壓器通常用的材料

　　漆包線，紗包線，絲包線紙包線，最常用的漆包線。對于導線的要求，是導電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用QZ型號的高強度的聚脂漆包線。

　　3、絕緣材料

　　在繞制變壓器中，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離，均要使用絕緣材料，一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，環氧板，或紙板。層間可用聚脂薄膜，電話紙，6520復合紙等作隔離，繞阻間可用黃臘布，或亞胺膜作隔離。

　　4、浸漬材料

　　變壓器繞制好后，還要過最后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命，一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬材料 或1032絕緣漆，樹脂漆。