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变压器的原理
易觅尔阀门网 / 2009-10-20

变压器原理概述

一、理想变压器的原理
理想变压器的两个基本公式是:
(1)U1/U2=N1/N2 ,即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。
(2)P入=P出,即无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。虽然变压器从原理上讲是这样的

制作变压器的原理: 在发电机中,不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈,均能在线圈中感应电势,此两种情况,磁通的值均不变,但与线圈相交链的磁通数量却有变动,这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应,变换电压,电流和阻抗的器件。 

简单讲变压器原理:
不妨拆开一个废旧的收音机中的变压器。可以看到,变压器里面主要是一块钢铁周围绕着两组铜线。这块钢铁称为铁芯,它是用软磁材料做的。铜线称为线圈,其中一组用来连接输入电流,称为初级线圈(N1),另一个连接后面的用电器,称为次级线圈(N2)。

如果N1通过一个交流电,那么它就会产生一个变换的磁场H,这样,铁芯处于磁场中会被磁化,产生变换的磁矩M。磁矩和磁场的和称为磁通B。可以想象初级线圈通过交流电后会在铁芯中产生来回变化的磁力线。

另一方面,次级线圈N2也是套在铁芯上的。根据电磁感应原理我们又知道,N2中间的面积中磁力线的变化一定会在N2中感生一个感应电压。如果N2后面接着用电器,那么N2中就会流过电流。这样,通过铁芯内部的变化的磁力线,电就从初级线圈传到了次级线圈。

变压器初级和次级线圈的电压和电流大小有固定的关系:电压和线圈的匝数成正比,而电流和匝数的平方成反比。这样,通过变压器,就实现了电压和电流的变换。

变压器原理虽然简单,但是变压器的形式却多种多样,大变压器可重达数十吨,而小变压器比钮扣还小。

二、变压器的分类:
分类按冷却方式分类:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)变压器。
按防潮方式分类:开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
按铁芯或线圈结构分类:芯式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器。
按电源相数分类:单相变压器、三相变压器、多相变压器。按用途分类:电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

变压器的主要部件有:
(1)器身:包括铁心、绕组、绝缘部件及引线。
(2)调压装置:即分接开关,分为无励磁调压和有载调压
(3)油箱及冷却装置。
(4)保护装置:包括储油柜、安全气道、吸湿器、气体继电器、净油器和测温装置等。
(5)绝缘套管。

三、变压器参数
1、工作频率    变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频率称工作频率。2、额定功率    在规定的频率和电压下,变压器能长期工作,而不超过规定温升的输出功率。3、额定电压    指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。4、电压比   指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别。5、空载电流    变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50Hz电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。6、空载损耗    指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。7、效率     指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大,效率就愈高。8、绝缘电阻    表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

电压比: 
    变压器两组线圈圈数分别为N1 和N2 ,N1 为初级,N2 为次级。在初级线圈上加一交流电压,在次级线圈两端 就会产生感应电动势。当N2>N1 时,其感应电动势要比初级所加的电压还要高,这种变压器称为升压变压器:当N2<N1 时,其感应电动势 低于初级电压,这种变压器称为降变压器。初级次级电压和线圈圈数间具有下列关系。

虽然理想变压器原理上不会有损耗,其实还是有的
当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时,效率η 等于100%,变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗,这种损耗主要有铜损和铁损。
    铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时,一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成,因此称为铜损。
    变压器的铁损包括两个方面。一是磁滞损耗,当交流电流通过变压器时,通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化,使得硅钢片内部分子相互摩擦,放出热能,从而损耗了一部分电能,这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗,当变压器工作时。铁芯中有磁力线穿过,在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流,由于此电流自成闭合回路形成环流,且成旋涡状,故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热,消耗能量,这种损耗称为涡流损耗。
    变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系,通常功率越大,损耗与输出功率比就越小,效率也就越高。反之,功率越小,效率也就越低。

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