變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件,當初級線(xiàn)圈中通有交流電流時(shí),鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通,使次級線(xiàn)圈中感應出電壓(或電流)。變壓器由鐵芯(或磁芯)和線(xiàn)圈組成,線(xiàn)圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線(xiàn)圈,其余的繞組叫次級線(xiàn)圈。
一、變壓器的制作原理:
在發(fā)電機中,不管是線(xiàn)圈運動(dòng)通過(guò)磁場(chǎng)或磁場(chǎng)運動(dòng)通過(guò)固定線(xiàn)圈,均能在線(xiàn)圈中感應電勢,此兩種情況,磁通的值均不變,但與線(xiàn)圈相交鏈的磁通數量卻有變動(dòng),這是互感應的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應,變換電壓,電流和阻抗的器件。
二、分類(lèi)
按冷卻方式分類(lèi):干式(自冷)變壓器、油浸(自冷)變壓器、氟化物(蒸發(fā)冷卻)變壓器?! “捶莱狈绞椒诸?lèi):開(kāi)放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。
按鐵芯或線(xiàn)圈結構分類(lèi):芯式變壓器(插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯)、殼式變壓器(插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯)、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。
按電源相數分類(lèi):?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器、多相變壓器?
按用途分類(lèi):電源變壓器、調壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。
三、電源變壓器的特性參數
工作頻率變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大,故應根據使用頻率來(lái)設計和使用,這種頻率稱(chēng)工作頻率。
額定功率在規定的頻率和電壓下,變壓器能長(cháng)期工作,而不超過(guò)規定溫升的輸出功率。
額定電壓指在變壓器的線(xiàn)圈上所允許施加的電壓,工作時(shí)不得大于規定值。
電壓比指變壓器初級電壓和次級電壓的比值,有空載電壓比和負載電壓比的區別。
空載電流變壓器次級開(kāi)路時(shí),初級仍有一定的電流,這部分電流稱(chēng)為空載電流??蛰d電流由磁化電流(產(chǎn)生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。對于50Hz電源變壓器而言,空載電流基本上等于磁化電流。
空載損耗指變壓器次級開(kāi)路時(shí),在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗,其次是空載電流在初級線(xiàn)圈銅阻上產(chǎn)生的損耗(銅損),這部分損耗很小。
效率指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大,效率就愈高。
絕緣電阻表示變壓器各線(xiàn)圈之間、各線(xiàn)圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。
四、低頻變壓器的技術(shù)參數
對不同類(lèi)型的變壓器都有相應的技術(shù)要求,可用相應的技術(shù)參數表示。如電源變壓器的主要技術(shù)參數有:額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調整率、絕緣性能和防潮性能。對于一般低頻變壓器的主要技術(shù)參數是:變壓比、頻率特性、非線(xiàn)性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等。
電壓比:變壓器兩組線(xiàn)圈圈數分別為N1和N2,N1為初級,N2為次級。在初級線(xiàn)圈上加一交流電壓,在次級線(xiàn)圈兩端就會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。當N2>N1 時(shí),其感應電動(dòng)勢要比初級所加的電壓還要高,這種變壓器稱(chēng)為升壓變壓器:當N2 式中n 稱(chēng)為電壓比(圈數比) 。當n<1 時(shí),則N1>N2 ,V1>V2 ,該變壓器為降壓變壓器。反之則為升壓變壓器。
變壓器的效率:在額定功率時(shí),變壓器的輸出功率和輸入功率的比值,叫做變壓器的效率,即式中η 為變壓器的效率;P1 為輸入功率,P2 為輸出功率。
當變壓器的輸出功率P2 等于輸入功率P1 時(shí),效率η 等于100%,變壓器將不產(chǎn)生任何損耗。但實(shí)際上這種變壓器是沒(méi)有的。變壓器傳輸電能時(shí)總要產(chǎn)生損耗,這種損耗主要有銅損和鐵損。銅損是指變壓器線(xiàn)圈電阻所引起的損耗。當電流通過(guò)線(xiàn)圈電阻發(fā)熱時(shí),一部分電能就轉變?yōu)闊崮芏鴵p耗。由于線(xiàn)圈一般都由帶絕緣的銅線(xiàn)纏繞而成,因此稱(chēng)為銅損。
變壓器的鐵損包括兩個(gè)方面。一是磁滯損耗,當交流電流通過(guò)變壓器時(shí),通過(guò)變壓器硅鋼片的磁力線(xiàn)其方向和大小隨之變化,使得硅鋼片內部分子相互摩擦,放出熱能,從而損耗了一部分電能,這便是磁滯損耗。
另一是渦流損耗,當變壓器工作時(shí)。鐵芯中有磁力線(xiàn)穿過(guò),在與磁力線(xiàn)垂直的平面上就會(huì )產(chǎn)生感應電流,由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流,且成旋渦狀,故稱(chēng)為渦流。渦流的存在使鐵芯發(fā)熱,消耗能量,這種損耗稱(chēng)為渦流損耗。
變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關(guān)系,通常功率越大,損耗與輸出功率比就越小,效率也就越高。反之,功率越小,效率也就越低。
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