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变压器的绝缘是如何设计的(DOC)

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变压器的绝缘是如何设计的

变压器的纵绝缘包括匝间绝缘、层间绝缘以及段间绝缘这三个部分。纵绝缘设计时我们需要考虑的是作用在纵绝缘上的各种电压及其梯度分布；变压器的绕组制造的过程中的工艺度；特殊的情况下绕组间的相互影响；纵绝缘对主绝缘的影响，段间油隙大小对散热的影响等等。我们也要从这几方面考虑： 1、匝间绝缘。油式变压器的绕组一般是采用电缆纸包线绕制。因为采用纸作为变压器绕组的匝绝缘，是因为纸的介电常数与油相差不大，所以，可以使得电场分布的比较均匀，但是我们也要注意，不能按油隙完全击穿的数据来选择匝的绝缘厚度，我们还要保留足够的度才行。 2、层间和段间的绝缘。层间绝缘主要适用于圆筒式绕组。当两层间工作电压较高的时候，其层间绝缘就一定较厚，这样既使变压器绕组辐向尺寸增大，又不利于散热，使变压器绕组温度升高。

3、油式变压器的纵绝缘结构：三十五千伏及以下变压器；一百一十千伏以上的变压器的总绝缘。 据了解，国内外的变压器的绝缘技术的不断发展，对变压器绕组的段间油道已经向六毫米以下不断延伸了，是变压器的绕组高度降低，并相应的提高了变压器的技术经济指标。

反激变压器

三个绕组的绕线方向一下顺时针，一下逆时针，这才是问题

要是1脚接的是电解电容正极，5脚接输出整流二极管的话，相位是没有问题的哟。1脚接电容正，5脚接整流二极管的话，相位反了变压器制作工艺上，一般都认为一个方向绕制，象这种标注顺逆方向的，应该算是不合规的，还配上标同名端的图是的，相位是反了，现在搞清楚了，我自己搞错了，是5脚起6脚收，顺时针绕！同名端，还是需要与相应的 PCB

来确定的，否则没有啥讨论意义

图解高频变压器的绕线方法 时间：2012-04-12 23:09:52 来源：电源网 作者：

介绍了一种高频变压器的绕线方法，完全可以避免线圈不对称引起场管单边发热。编辑将贴子整理推荐给大家。

准备材料：PQ40、铜皮12MM*0.4MM 2块 、0.53线*2并绕、高温带。

绕次级，先绕70T，剩下的最后再绕。

2块铜皮相反方向绕。

铜皮不用剪短，折成90°角就行。

初级已完成。

次级已绕70T 后面再绕5 5 5 5 5以方便自己所需的电压，这样就不怎么会占骨架的空间。

绕好了骨架还有很多空间的。

没有铜皮的，用线也行。把一条条线排成铜皮样子，用双面胶黏住。

我接修了一台300KW三相变压器，原来线圈烧断了，变压器是输入380V,输出450V升压变压器，我按原来的绕线的数据重绕的，铁芯拆的时候是一片一片拆的，只是从上面拆了一面，把线圈提出来的，我按拆的顺序又重装的，安装完毕，通入3相380V电压空载试验，铁芯比同型号变压器发热严重，温升高出30度，请问专家铁芯发热严重是什么问题？一定请有维修或制造经验的专家回答我，特表示感谢。

铁芯间隙不大，原来厂家用的角钢夹在两边，两头用螺丝穿钉夹紧固定，我还是用的原来的，底面两根，顶面两根，原来穿钉螺丝与角钢没有绝缘隔离，我装的时候加上了绝缘套管，但是接入380V三相电空载试验，在穿钉螺丝杆上卡入电流表有3-5A电流，解不开原因。铁芯间隙大不，铁芯夹片是木夹还是角铁夹，如是角铁夹是否是磁短路了形成温升过快呢

谢谢老师的回复，铁芯间隙不大，原来厂家用的角钢夹在两边，两头用螺丝穿钉夹紧固定，我还是用的原来的，底面两根，顶面两根，原来穿钉螺丝与角钢没有绝缘隔离，我装的时候加上了绝缘套管，但是接入380V三相电空载试验，在穿钉螺丝杆上卡入电流表有3-5A电流，解不开原因。

转帖：/thread-392296-1-1.html [家电维修论坛]()

螺丝与角铁之间要装上绝缘片，还有硅钢片是否装反了，硅钢片表面是否损伤形成铁损增大。

固定螺栓一个是要穿绝缘管，另一个是要和角铁直径加绝缘垫，要不会形成环流。类似移相电机的短路环了。硅钢片只要插好就可以了，不分方向

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是角铁与矽钢片之间要加绝缘，再就是10楼说的对，我修过一天500电焊机也是这种情况，我当时是换了角铁改成方木了，就好了。

转帖：/thread-392296-2-1.html [家电维修论坛]()

空载就发热，考虑匝间短路，还有该变压器是否安装在放变压器油的筒中

转帖：/thread-392296-2-1.html [家电维修论坛]()

谢谢老师的回复，变压器角钢与铁芯之间加了2毫米的绝缘纸板，匝间短路是不可能的，1绕线的时候非常小心一匝一匝的加的绝缘，2用仪器测量没问题。此变压器是干式的，不加油，线圈是露在外面的，与电焊机的形式差不多

转帖：/thread-392296-2-1.html [家电维修论坛]()

楼主可以按照以下几个步骤逐一检查。角铁两边螺丝一定要上紧，如果角铁夹不紧硅钢片，就会有振动的声音，铁心也会发热的。还要用兆欧表测量一下每相高低压线包之间的绝缘电阻，以及每相高低压线包的对地绝缘电阻，检查套管有没有污泥（如果套管有污物，会影响绝缘），再检查一下三个线包的绕向是不是一致，接地是否做好，线包灌绝缘漆有没有浸透。

如果你重绕的时候的线径、匝数、方向、装配都跟原数据和工艺一样，既没有匝间短路，高低压也没有短路，绕制方法正确，装配正确，通风良好，它不会发热那么厉害的。

铁芯在冲片的时候，是有正反面的，披锋应该统一朝一面安装，这样，才能保证铁芯之间的间隙最小

要检查铁芯上得绝缘层是否已经被烧掉或被严重刮伤，空载温升30度时很严重的了，比如室温是30度，那么空载时，铁芯温度已经达到60度，接上负载=玩完

转

你可以多加绕几匝试试！因为我们把拆下的硅钢片重新装回去的时候，不可能像原来新出厂的时候装的那么好，导致露磁而是电感量下降，再还有我们新买的铜丝电阻过大或线径不足而导致电感量不足！所以我一般修复变压器在线径相同的情况下，都是会比原来的多绕几匝的！以弥补我们重新装配时出现电感量下降而出现空载电流异常的问题！这样做可能会带负载能力稍微的下降那么一点点，但不影响使用呵呵！

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钢片的正反方向对空载电流的影响不会很大，匝间短路，不可能，绝缘问题更不存在（简单道理自己分析）测一下三项空载电流是多少，是否平衡，分析是变压器的铜损，还是铁损造成发热。主要检查槽钢夹铁环路损耗，重绕线包是不是康铜做的

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“原来穿钉螺丝与角钢没有绝缘隔离，我装的时候加上了绝缘套管”

问题就出在这里。固定硅钢片铁芯的螺丝不能套绝缘管，因为它们也是硅钢片铁芯里面的一部分，参加变压器的导磁作用。你一加绝缘管，铁芯的导磁率就受影响。铁芯工作效率就降低。

变压器一拆卸开，尤其是把硅钢片全拆过后。变压器的大部分硅钢片上很多地方不是因为年久生锈，就是拆卸过程中破坏了大部分硅钢片上的绝缘漆。导致了重新组装后的变压器硅钢片间出现大量的磁短路损耗。而发热和变压器工作效率降低。

真正的变压器绝缘：是拆下全部硅钢片后，把全部硅钢片先除锈，再每片都放入专用的绝缘漆中浸泡透，然后拿出来全部烘干。再组装回变压器。

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变压器绕组方式有哪几种

变压器绕组有同心式和交叠式两种形式。

我国生产的电力变压器，基本上只有一种结构型式，即芯式变压器，所以绕组都采用同心式结构。所谓同心绕组，就是在铁芯柱的任一横断面上，绕组都是以同一圆筒形线套在铁芯柱的外面。一般情况下总是将低压绕组放在里面靠近铁芯处，将高压绕组放在外面。高压绕组与低压绕组之间，以及低压绕组与铁芯柱之间都必须留有一定的绝缘间隙和散热通道(油道)，并用绝缘纸板筒隔开。绝缘距离的大小，决定于绕组的电压等级和散热通道所需要的间隙。当低压绕组放在里面靠近铁芯柱时，因它和铁芯柱之间所需的绝缘距离比较小，所以绕组的尺寸就可以减小，整个变压器的外形尺寸也同时减小了。同心式绕组有下列几种形式：

(a)单层圆筒 (b)双层圆筒

圆筒形绕组

它是一个圆筒形螺旋体，其线匝是用扁线彼此紧靠着绕成的。圆筒形绕组可以绕成单层；也可以绕成双层。通常总是尽量避免用单层圆筒，而是绕成双层圆筒。因为绕成单层时，导线受到弹性变形的影响，线圈容易松开，使端部线匝彼此靠得不够紧；而绕成双层后，松开的倾向就小得多了。当电流较大时，也采用每一线匝由数根导线沿轴向并联起来绕成，但并联导线数通常不多于4～5根。圆筒形绕组与冷却介质的接触面积最大，因此冷却条件较好，但其机械强度较弱，一般适用于小容量的变压器低压绕组。

(a)外形 (b)纵剖面导线排列

螺旋形绕组

容量稍大些的变压器的低压绕组匝数很少(20～30匝以下)，但电流却很大，所以要求线匝的横截面很大，因此要用很多根导线(6根或更多)并联起来绕。在圆筒形绕组里是不能用很多根导线并联起来绕的，因为这些导线要在同一层里一根靠着一根排列着绕，结果使线匝的螺距太大，这样的线圈很不稳定，且高度没有很好地利用，所以在并联导线很多时仍采用圆筒形绕组是不合适的，于是就出现了螺旋形绕组，如图所示。它是沿径向一根压着一根地叠起来绕。各个螺旋不是像圆筒形绕组那样彼此紧靠着，而是中间留有一个空沟道。

螺旋形绕组并联导线更多时，可把导线分成两组，这样就成了双层螺旋了。在温升和绝缘条件允许时，螺旋形绕组可以采用正常宽度的油道和小油道交错地绕线的结构，小油道的宽度约为正常油道宽度的一半左右(约为1．5～2mm)，所以称为半螺旋，绕组为单螺旋时称单半螺旋；绕组为双螺旋时称双半螺旋。这种半螺旋绕组的空间利用率比较高，在大、中型变压器中都广泛地应用着。

(a)外形 (b)纵剖面导线排列

连续式绕组

连续式绕组没有焊接头，只能用扁线绕制。导线的匝间排列如图所示，是经过特殊的绕制工艺绕成的，从一个线饼到另一个线饼，其接头是交替地在线圈的内侧和外侧，但都用绕制线圈的导线自然连接，所以没有任何焊接头，这是连续式绕组的主要优点。

如果导线截面较大，可用几根导线并联绕，一般不超过4根，边绕边进行换位。

第一类层式：仅圆筒式一种，其中又可细分为单层、双层、多层及分段圆筒式。

第二类饼式：螺旋式，其包括单螺旋、双螺旋、三螺旋、单半螺旋、双半螺旋、四螺旋、四半螺旋等。

连续式：单连续式、双连续式、纠结式、内屏式，有跨两段、跨四段等多种插入电容的方式，

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关于输出变压器的绕制

关于输出变压器的绕制

关于输出变压器的绕制（单端)

一般业余绕制输出变压器不必过多注重理论参数和公式计算，但有三项指标必须重视：1.输出变压器阻抗。2.尽量大的电感量。3尽量小的分布电容。

对于输出变压器阻抗，理论上讲即变压器阻抗必须和功放管内阻一致，这样才能达到该功放管的最大设计功率，但实际制作胆机时，往往为了最佳音质而舍弃最佳功率，因而一般都取变压器阻抗远大于胆管内阻。以805管为例，本人一般设计变压器时都取其胆内阻的3－5倍，因为有如此大的余量，所以只要按原设计者提供的数据绕制，一般都不会有什么问题。

尽量大的电感量和尽量小的分布电容，电感量大则低频好，分布电容小则高频好，但这本身就是一对矛盾，因为要电感量大则分布电容必然也大，要分布电容小则电感量也必然会小，如何解决这一对矛盾，既要电感量大，以保持低频好，又要分布电容小以保持好的高频，这就是我们绕制输出变压器以保证音质的关键所在。如何解决好这一对矛盾呢？下面详细谈谈个人的制作体会，不对之处请大家讨论。

1.为保证有尽量大的电感量，一定要选择大规格的铁芯，只有大规格铁芯才是大电感量的重要保证，市售成品机往往低频下潜不深、缺乏弹性、没有冲击力，速度慢的重要因素都在其为节约成本选用铁芯太小所致，尤其是单端机，因为要流气缝，铁芯规格小了肯定是不行的，本人用于10－20W的小功率单端机的输出牛铁芯决不会小于舌宽35mm，叠厚不得小于65mm，即35×65以上。而大功率单端机的输出牛一般都用舌宽41mm，叠厚75mm，也就是41×75以上，以保证该输出牛有足够的电感量，从而保证低频有很好的下潜，弹性和速度。

2.为保证有尽量小的分布电容：a.各绕组尽量分多层绕制，一般来讲初级绕组不得小于5－7层，次级绕组也必须分5－7层，夹在初级绕组当中，因为这样即有很好的藕合，且各绕组的分布电容呈串联结构，而电容是越串联越小的。b.注意绕制工艺，手法也是减少分布电容的重要措施。第一，绕制时线圈一定要拉紧，越紧越好，这也是高级输出牛只能手工绕制，不能机器绕制的原因所在，但不一定要排列十分整齐，有少量乱层对分布电容相反有好处。第二，线间绝缘层越薄越好，如有绕制经验，有耐心，用绕一层刷一层快干漆更好，但刚开始绕制本人推荐用普通封装纸箱的不干胶胶带，但必须用不透明的那种，透明的反而不好用。每绕一层就用不干胶带封一层，初级与次级间封两层，因其薄膜很薄且有很好的固定作用。第三，次级绕组尽量均匀稀绕，尽量不要象初级那样排的过密，但一定要拉紧。

推挽输出变压器的设计（Turner）-第二页V1.00

推挽输出变压器的设计（Turner）-第二页V1.00

推挽输出变压器的设计（Turner）-第⼆页V1.00

译者声明：本⼈仅为业余爱好者，翻译内容也许有误，如有任何建议，请跟帖；此翻译仅作学习⽤途，并为了坛友阅读⽅便做出了些本⼈认为合适的改动；本⼈⽆任何侵犯版权的意图，如作者或任何⼈认为此举不妥，请接受本⼈诚挚的道歉，并会⽴即将其从⽹上删除。

推挽输出变压器设计

（于2011年重新编辑）

原作者：Turner

译者：中泽洋造

第⼆页：

继续设计OPT-1A1.计算最低铁芯中⼼截⾯积，Afe

2.计算铁芯⾆宽，T

3.计算理论叠厚，S t?

4.确认铁芯⼤⼩

5.计算理论初级所需匝数, thN_p

6.计算理论初级铜线直径，thP dia

7.从漆包线表格选择合适的初级铜线，P dia oa

8.计算最⾼安全直流电流，Idc

9.计算绕线架内实际长度（即实际窗⼝长度），Bww

10.计算理论初级每层匝数

11.计算初级层数

12.计算实际每层匝数，Np

13.计算平均每匝周长

14.计算初级铜阻，Rwp

15.计算最低屏-屏阻抗RLa-a下的铜损（以%表⽰）

16.铜阻⾼于3.0%吗？

正⽂（第⼆页）1.计算最低铁芯中⼼截⾯积，Afe

⾸先需要确认最低安全屏-屏负载数值，和在此数值下削波的最⼤功率

之前我们的计算确定了最低RLa-a是4500Ω，最⼤输出功率为72W

计算公式为：A fe=300×√P O

注意：此公式由主要变压器的铁芯⾯积公式推导⽽来，原公式为：A fe=√P O

（需要注意的是此公式中⾯积4.4

单位为英⼨^2）。这个较⽼的公式是基于磁通量B为1T（或50Hz时为1000⾼斯）的铁芯⽽推导出来的，但⽤于Hi-Fi⾳频输出时我们必须将50Hz的磁通量取值限制为0.5T。我取这个限制条件，是因为我经过多次尝试发现这公式的计算值适⽤于推挽输出变压器的设计。所以理论铁芯截⾯积数值为：thA fe=300×√72W=2547mm22.计算铁芯⾆宽，T

对于正⽅形铁芯中⼼柱来说，⾆宽=叠厚，也即T=S

高压变压器绝缘设计数值优化技术的开发

高压变压器绝缘设计数值优化技术的开发

高压变压器绝缘设计数值优化技术的开发

作者：王建民 景崇友 张国强

阅读：670 次

上传时间：2006-02-25

推荐人：zcliang_007 (已传论文 42 套)

简介： 本文利用有限元和全域扫描方法，建立了变压器绝缘设计数值优化模型，通过将有限元法得到的与油隙长度无关的局部电场强度转换为与油隙长度有关的平均电场强度，并与相应的许用值曲线进行对比，实现了变压器主绝缘结构的可靠性评价，并在WINDOWS下开发了工程设计可用的变压器绝缘电场优化与可靠性评价计算软件，实现了与油隙长度有关的电场强度发生值、许用值和绝缘裕度等的图形分布曲线输出，并利用解析法和模型试验结果检验了计算方法和工程分析软件的正确性，为高压变压器绝缘结构自动优化设计与可靠性分析提供了方便、实用的数值计算工具。

关键字：变压器 绝缘设计 有限元 全域扫描 计算软件

1 前言

随着变压器电压等级的不断提高，绝缘设计可靠性问题会愈来愈突出，如何使设计出的绝缘系统既经济合理又有较高的局部放电起始电压，保证在各种耐压试验情况下、过电压情况下和正常工作电压情况下，绝缘没有损伤，已成为当前变压器绝缘结构设计新的指导思想。

现有的变压器主绝缘结构设计和可靠性评价方法可分为经典解析公式法和数值计算法。当场域几何形状较为简单时，无论用上述哪一种方法，均能得到场域中与油隙无关的最大电场强度比较精确的解答。在交流电压作用下的油纸绝缘系统中，绝缘设计的重点主要是油隙绝缘强度和固体、液体交界面绝缘强度。但由于油隙绝缘强度随本身长度呈指数规律变化，因此，利用上述方法即使得到了与油隙长度无关的局部最大电场强度，有时很难对绝缘系统整体可靠性做出评价，也难以使绝缘电场的分布均匀程度得到提高。

本文利用有限元、全域扫描和插值运算等数值方法，对变压器绝缘结构进行以提高局部放电起始电压为目标的优化分析，将场域中沿逐条电力线各单元的与油隙长度无关的局部电场强度转换为与油隙长度有关的平均电场强度，并将其与相应的许用值曲线进行对比，实现变压器主绝缘结构的可靠性评价，并在WINDOWS下开发了工程设计可用的变压器主绝缘、端绝缘优化与可靠性评价计算软件,实现了与油隙长度有关的电场强度发生值、许用值和绝缘裕度等的图形分布曲线输出，并利用解析法和模型试验结果检验了计算方法和工程分析软件的正确性，为高压变压器绝缘结构自动优化设计与可靠性分析提供了方便、实用的数值计算工具。

电力变压器结构图解

电力变压器结构图解

1 / 8 电力变压器结构图解

这是一个三相电力变压器的模型。从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。

移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性能好、磁滞损耗小。在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。图2左边是高压绕组引出线，右边是低压绕组引出线 。

2 / 8 把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。

变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。

油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高3 / 8 的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。

一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。

采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油4 / 8 箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘，容量较大的绕组内还有散热通道，大容量变压器并配有风机强制通风散热。由于材料与工艺的限制，目前多数干式电力变压器的电压不超过35KV，容量不大于20000KVA，大型高压的电力变压器仍采用油冷方式.