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变压器的功能和原理

2020-03-19

变压器是一种用于电能转换的电气设备,是电网中必不可少的重要设备。它能以相同的频率将一个电压和电流的交流电能转换成另一个电压和电流的交流电能。几乎所有的电子产品都使用变压器。其原理简单,但根据不同的应用场合(不同的用途),变压器的绕组工艺会有不同的要求。变压器的主要功能是:电压转换;阻抗变换;隔离、稳压(磁饱和变压器)等。变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。

在不同的环境中,变压器有不同的用途,例如:

1.在长距离传输期间增加电压可以减少线路上的功率损耗

2.到达使用区域时降低电压可以满足不同用户的用电需求

3.当进行阻抗匹配时,变压器连接可以改变阻抗。

4.使用隔离变压器可以隔离两相电流,防止触电事故

常用变压器的分类可归纳如下:

1、按相数分:

1)单相变压器:用于单相负载和三相变压器组。

2)三相变压器:用于三相系统的电压升降。

2、根据冷却方法分:

1)干式变压器:依靠空气对流自然冷却或增加风机冷却,主要用于高层建筑、高速收费站、局部照明、电子线路等小容量变压器的用电。

2)油浸变压器:依靠油作为冷却介质,如油浸自冷、油浸风冷、油浸冷却、强制油循环等。

变压器的工作原理

变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成。线圈有两个或多个绕组,其中连接到电源的绕组称为初级线圈,其余称为次级线圈。它可以转换交流电压、电流和阻抗。*简单的铁芯变压器由软磁材料制成的铁芯和套在铁芯上的两个不等匝线圈组成,如图所示: 【图】铁芯的作用是加强两个线圈之间的磁耦合。为了减少铁中的涡流和磁滞损耗,铁芯是通过层压涂漆的硅钢片形成的。两个线圈之间没有电连接,线圈由绝缘材料缠绕铜线(或铝线)。一个线圈连接到交流电源称为初级线圈(或初级线圈),另一个线圈连接到电器称为次级线圈(或次级线圈)。实际变压器非常复杂,不可避免地会有铜损耗(线圈电阻加热)、铁损(铁芯加热)和漏磁(空气封闭磁感应线)等。为了简化讨论,这里只介绍理想变压器。建立理想变压器的条件是:忽略漏磁通,忽略初级和次级线圈的电阻,忽略铁芯的损耗,忽略空载电流(次级线圈开路时初级线圈中的电流)。例如,当电力变压器满负荷运行时(次级线圈的额定输出功率),它接近理想的变压器变压器是一种利用电磁感应原理制成的静电电器。当变压器的初级线圈连接到交流电源时,在铁芯中产生交变磁通量,交变磁通量通常用φ表示。初级线圈和次级线圈中的φ是相同的,并且φ也是谐波函数。该表为φ=φMSINωt,根据法拉第电磁感应定律,初级线圈和次级线圈的感应电动势分别为e1=-N1dφ/dt,e2=-N2dφ/dt。其中N1和N2是初级线圈和次级线圈的匝。从图中可以看出,U1=-e1,U2=e2(初级线圈的物理量用下角标1表示,次级线圈的物理量用下角标2表示),其复有效值为U1=-E1=JN1ωφ,U2=E2=-JN2ωφ,使k=N1/N2,称为变压器比。从上面的公式,可以知道U1/U2=-N1/N2=-k,即变压器的初级和次级线圈电压的有效值之比等于其匝数比,初级和次级线圈电压之间的相位差为π。

因此:

U1/U2=N1/N2

在空载电流可以忽略的情况下,存在I1/I2=-N2/N1,即初级线圈电流和次级线圈电流的有效值与其匝数成反比,相位差为π。

进一步提供

I1/I2=N2/N1

理想变压器的初级绕组和次级绕组的功率等于P1=P2。这表明理想的变压器本身没有功率损耗。实际变压器总是有损耗的,其效率η=P2/P1。电力变压器的效率非常高,达到百分之九十以上。

无锡希恩电气始创于1985年,是全国电子变压器行业协会的理事单位。【电话0510-88763068】公司研制各类电源变压器、低高压隔离变压器、电感电抗器、脉冲变压器、变压器电抗器铁芯、电磁铁,各类特种电源等。

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