電爐變壓器

專為各種電爐提供電源的變壓器。工業用電爐變壓器大致可分為3類：電阻爐變壓器、電弧爐變壓器和感應爐變壓器。

基本介紹

• 中文名：電爐變壓器
• 外文名：Electric furnace transformer
• 簡介：為各種電爐提供電源
• 分類：電阻爐、電弧爐、感應爐變壓器

電阻爐變壓器

用於機械零件加熱、熱處理、粉末冶金燒結、有色金屬熔煉等的電阻爐和鹽浴爐。由於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台電阻爐變壓器，以降低和調節電爐的輸入電壓。

小容量、低電壓的電阻爐變壓器與鹽浴爐變壓器多為乾式變壓器，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。

電弧爐變壓

給用於鋼鐵冶煉的電弧爐供電的專用變壓器。容量大，結構複雜，技術要求較高。其副邊電壓低，一般從數十伏到數百伏，並要求能在較大範圍內調節；副邊電流往往達數千至數萬安。此外在鋼鐵冶煉中,熔化期需要功率大,要求變壓器能在2小時內有20%的過載能力。在煉鋼過程中，由於爐料的倒塌容易造成電極短路，所以電弧爐變壓器的原邊應串入限流電抗器，或使其具有較大的阻抗，以限制短路電流。

電爐運行時還要求供電的變壓器能調節電壓。電爐變壓器的調壓方式有兩種。

1、直接調壓法：在變壓器原繞組上，引出抽頭接分接開關。在原邊三相之間還可用△-Y換接來實現副邊電壓調節。△-Y換接是一種很經濟的調壓方式，在不改變原邊匝數的基礎上,就能將副邊電壓降低到原來的1/ 。因每相繞組有9個抽頭，加上△-Y換接,總共能得到2×9即18級電壓。

2、間接調壓法：圖中所示是帶串聯變壓器的間接調壓方法。 主變壓器1是一台三繞組變壓器（見多繞組變壓器），1繞組是高壓繞組,接到電網；2繞組是帶抽頭的繞組，通過分接開關與串聯變壓器Ⅱ的原繞組4串聯；3繞組與串聯變壓器Ⅱ的副繞組5串聯，對電爐負載供電。通過分接開關改變串聯變壓器Ⅱ的原邊電壓，能使3、5繞組輸出的電壓發生變化。接到負載上的3、5繞組，一般只有1～2匝，通常由銅或鋁板製成8字形線圈。

殼式電爐變壓器

結構特點

1、鐵心

電爐變壓器

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製造，散熱條件好，出頭為焊接結構；高壓繞組為餅式結構。繞組排列一律採用交錯式。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並保證磁勢平衡，調壓線段通常採用多路並聯，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採用強迫油導向循環、強迫水冷卻或強迫油導向循環、強迫風冷的冷卻方式。由於殼式變壓器在油箱和器身之間可以方便地設定隔板，使冷卻後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

由於殼式變壓器的繞組完全被鐵心所禁止，受外力作用而損傷的可能性較小，所以可根據器身形狀，採用適合形狀的油箱，從而使變壓器的尺寸和重量大大減少。

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、繞組耐衝擊性能強

由於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，所以當衝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。同時由於殼式變壓器的固有電容較大，使得繞組電壓振盪的時間加長，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衝擊的性能。

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。由於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

由於分相調壓的三相磁通不對稱，所以心式變壓器必須採用五柱鐵心。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、引線短且易於阻抗平衡

線端出線及分接線都在繞組上部儘可能短地引出，低壓繞組出頭可以採用相同的長度，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、損耗低

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。

電爐變壓器

(1)殼式變壓器的繞組採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。當變壓器的單台容量增大時，漏磁組數也同時增多，但是每個漏磁組的容量並不增大，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於鐵心包圍之中，外露繞組漏磁擴散空間小，因此，附加損耗減小。

(3)由於繞組被鐵心包圍，有一定的禁止作用，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。

輕瓦斯現象改進

1、增大觸點載流量及降低接觸電阻

針對電爐時有過負荷現象發生，為滿足生產需要，對極性開關觸點重新製作，經過對觸點的實體測量，在保證不影響安裝尺寸的前提下，在原有線性接觸基礎上增寬2mm，增大載流量;將原有鍍鉻鎳合金改為鍍硬銀，同時將其厚度增加0.5mm，增大接觸壓力，降低接觸電阻，增強導電能力。

2、定期對極性開關進行空載操作

為避免極性開關觸頭長時間停留在一個位置上，導致觸頭接觸電阻增大，在做變壓器預防性試驗時，側重對極性開關增加空載操作次數，同時要求使用單位每月對極性開關進行空載操作。目的是擦洗或清潔觸頭表面，降低接觸電阻。