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變壓器工作原理 結構圖

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變壓器工作原理 結構圖

發布日期:2018-01-23 作者:歐宇電氣 點擊:

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件,當初級線圈中通有交流電流時,鐵芯(或磁芯)中便産生交流磁通,使次級線圈中感應出電壓(或電流)。變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其餘的繞組叫次級線圈。


  一、變壓器的制作原理:

  在發電機中,不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈,均能在線圈中感應電勢,此兩種情況,磁通的值均不變,但與線圈相交鍊的磁通數量卻有變動,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

  按冷卻方式分類:幹式(自冷)變壓器、油浸(自冷)變壓器、氟化物(蒸發冷卻)變壓器。

  按防潮方式分類:開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。

  按鐵芯或線圈結構分類: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)、環型變壓器、金屬箔變壓器。

  按電源相數分類:單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。

  按用途分類: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。


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  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系很大,故應根據使用頻率來設計和使用,這種頻率稱工作頻率。

  額定功率

在規定的頻率和電壓下,變壓器能長期工作,而不超過規定溫升的輸出功率。

  額定電壓

指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓,工作時不得大于規定值。

  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别。

  空載電流

變壓器次級開路時,初級仍有一定的電流,這部分電流稱為空載電流。空載電流由磁化電流(産生磁通)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

指變壓器次級開路時,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圈銅阻上産生的損耗(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

表示變壓器各線圈之間、各線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。

四、音頻變壓器和高頻變壓器特性參數

  頻率響應

指變壓器次級輸出電壓随工作頻率變化的特性。

  通頻帶

如果變壓器在中間頻率的輸出電壓為U0,當輸出電壓(輸入電壓保持不變)下降到0.707U0時的頻率範圍,稱為變壓器的通頻帶B。

  初、次級阻抗比

變壓器初、次級接入适當的阻抗Ro和Ri,使變壓器初、次級阻抗匹配,則Ro和Ri的比值稱為初、次級阻抗比。在阻抗匹配的情況下,變壓器工作在最佳狀态,傳輸效率最高。

五、低頻變壓器的技術參數


變壓器原理結構圖

  對不同類型的變壓器都有相應的技術要求,可用相應的技術參數表示。如電源變壓器的主要技術參數有: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參數是:變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等。

  電壓比:

變壓器兩組線圈圈數分别為N1和N2,N1為初級,N2為次級。在初級線圈上加一交流電壓,在次級線圈兩端就會産生感應電動勢。當N2>N1 時,其感應電動勢要比初級所加的電壓還要高,這種變壓器稱為升壓變壓器:當N2 

式中n 稱為電壓比(圈數比) 。當n<1 時,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,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,效率η 等于100%,變壓器将不産生任何損耗。但實際上這種變壓器是沒有的。變壓器傳輸電能時總要産生損耗,這種損耗主要有銅損和鐵損。銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗。當電流通過線圈電阻發熱時,一部分電能就轉變為熱能而損耗。由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成,因此稱為銅損。

  變壓器的鐵損包括兩個方面。一是磁滞損耗,當交流電流通過變壓器時,通過變壓器矽鋼片的磁力線其方向和大小随之變化,使得矽鋼片内部分子相互摩擦,放出熱能,從而損耗了一部分電能,這便是磁滞損耗。另一是渦流損耗,當變壓器工作時。鐵芯中有磁力線穿過,在與磁力線垂直的平面上就會産生感應電流,由于此電流自成閉合回路形成環流,且成旋渦狀,故稱為渦流。渦流的存在使鐵芯發熱,消耗能量,這種損耗稱為渦流損耗。

  變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關系,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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