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深入解析變壓器工作原理

時間:2011/9/23閱讀:865
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一、變壓器的制作原理:
在發(fā)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,但與線圈相交鏈的磁通數(shù)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: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?! “捶莱狈绞椒诸悾洪_放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器?! ?br />按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)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(huán)型變壓器、金屬箔變壓器?! ?br />按電源相數(shù)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(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器?! ?br />三、電源變壓器的特性參數(shù)  
工作頻率變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大,故應根據(jù)使用頻率來設(shè)計和使用,這種頻率稱工作頻率?! ?br />額定功率在規(guī)定的頻率和電壓下,變壓器能長期工作,而不超過規(guī)定溫升的輸出功率?! ?br />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(guī)定值?! ?br />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(qū)別?! ?br />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??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?! ?br />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?! ?br />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(guān)。
四、音頻變壓器和高頻變壓器特性參數(shù)  
頻率響應指變壓器次級輸出電壓隨工作頻率變化的特性?! ?br />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時的頻率范圍,稱為變壓器的通頻帶B?! ?br />初、次級阻抗比變壓器初、次級接入適當?shù)淖杩筊o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*狀態(tài),傳輸效率zui高。
五、低頻變壓器的技術(shù)參數(shù)  
對不同類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(shù)表示。如電源變壓器的主要技術(shù)參數(shù)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(diào)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(shù)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(shù)分別為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產(chǎn)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(shù)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,變壓器將不產(chǎn)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。銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗。當電流通過線圈電阻發(fā)熱時,一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p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。一是磁滯損耗,當交流電流通過變壓器時,通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化,使得硅鋼片內(nèi)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。鐵芯中有磁力線穿過,在與磁力線垂直的平面上就會產(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,故稱為渦流。渦流的存在使鐵芯發(fā)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(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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