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变压器的作用,原理及分类
点击次数:1346 发布时间:2017-05-05

变压器概述:
变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)

 

变压器

 

作用:
变压器是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理,将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。作用:变换交流电压、交换交流电流和变换阻抗。

 

变压器

 

原理分析:
变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。

 

变压器工作原理


原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由图可知U1=-e1,U2=e2(原线圈物理量用下角标1表示,副线圈物理量用下角标2表示),其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,称变压器的变比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。

 

电磁感应

 

进而得出:
U1/U2=N1/N2
在空载电流可以忽略的情况下,有I1/ I2=-N2/N1,即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比,且相位差π。
进而可得

 

隔离变压器

 

I1/ I2=N2/N1
理想变压器原、副线圈的功率相等P1=P2。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗,其效率为η=P2/P1。电力变压器的效率很高,可达90%以上

 

主要分类
1、按相数分:
1)单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。
2)三相变压器:用于三相系统的升、降电压。

 

三相变压器

 

2、按冷却方式分:
1)干式变压器:依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却,多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。
2)油浸式变压器:依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

 

油浸式变压器

 

3、按用途分:
1)电力变压器:用于输配电系统的升、降电压。
2)仪用变压器:如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。
3)试验变压器:能产生高压,对电气设备进行高压试验。
4)特种变压器:如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。

 

特种变压器

 

4、按绕组形式分:
1)双绕组变压器:用于连接电力系统中的两个电压等级。
2)三绕组变压器:一般用于电力系统区域变电站中,连接三个电压等级。
3)自耦变电器:用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

 

三绕组变压器

 

5、按铁芯形式分:
1)芯式变压器:用于高压的电力变压器。
2)非晶合金变压器:非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料,空载电流下降约80%,是节能效果较理想的配电变压器,特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。

 

非晶合金变压器
3)壳式变压器:用于大电流的特殊变压器,如电炉变压器、电焊变压器;或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

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