一、變壓器介紹
變壓器(Transformer)是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓(磁飽和變壓器)等。按用途可以分為:電力變壓器和特殊變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗變壓器、調壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等)。電路符號常用T當作編號的開頭。例:T01,T201等。
變壓器主要分類:
1、按相數分:
1)單相變壓器:用于單相負荷和三相變壓器組。
2)三相變壓器:用于三相系統的升、降電壓。
2、按冷卻方式分:
1)干式變壓器:依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風機冷卻,多用于高層建筑、高速收費站點用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。
2)油浸式變壓器:依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環等。
3、按用途分:
1)電力變壓器:用于輸配電系統的升、降電壓。
2)儀用變壓器:如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護裝置。
4)特種變壓器:如電爐變壓器、整流變壓器、調整變壓器、電容式變壓器、移相變壓器等。
4、按繞組形式分:
1)雙繞組變壓器:用于連接電力系統中的兩個電壓等級。
2)三繞組變壓器:一般用于電力系統區域變電站中,連接三個電壓等級。
3)自耦變電器:用于連接不同電壓的電力系統。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。
5、按鐵芯形式分:
1)芯式變壓器:用于高壓的電力變壓器。
2)非晶合金變壓器:非晶合金鐵芯變壓器是用新型導磁材料,空載電流下降約80%,是節能效果較理想的配電變壓器,特別適用于農村電網和發展中地區等負載率較低地方。
3)殼式變壓器:用于大電流的特殊變壓器,如電爐變壓器、電焊變壓器;或用于電子儀器及電視、收音機等的電源變壓器。
變壓器工作原理:
當變壓器一次側施加交流電壓U1,流過一次繞組的電流為I1,則該電流在鐵芯中會產生交變磁通,使一次繞組和二次繞組發生電磁聯系,根據電磁感應原理,交變磁通穿過這兩個繞組就會感應出電動勢,其大小與繞組匝數以及主磁通的最大值成正比,繞組匝數多的一側電壓高,繞組匝數少的一側電壓低,當變壓器二次側開路,即變壓器空載時,一二次端電壓與一二次繞組匝數成正比,變壓器起到變換電壓的目的。
當變壓器二次側接入負載后,在電動勢E2的作用下,將有二次電流通過,該電流產生的電動勢,也將作用在同一鐵芯上,起到反向去磁作用,但因主磁通取決于電源電壓,而U1基本保持不變,故一次繞組電流必將自動增加一個分量產生磁動勢F1,以抵消二次繞組電流所產生的磁動勢F2,在一二次繞組電流L1、L2作用下,作用在鐵芯上的總磁動勢(不計空載電流I0),F1+F2=0, 由于F1=I1N1,F2=I2N2,故 I1N1+I2N2=0,由式可知,I1和I2同相,所以
I1/I2=N2/N1=1/K
由式可知,一二次電流比與一二次電壓比互為倒數,變壓器一二次繞組功率基本不變,(因變壓器自身損耗較其傳輸功率相對較小),二次繞組電流I2的大小取決于負載的需要,所以一次繞組電流I1的大小也取決于負載的需要,變壓器起到了功率傳遞的作用。
變壓器特征參數:
1.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。
2.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。
3.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。
4.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別。
5.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(產生磁通)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。
6.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生的損耗(銅損),這部分損耗很小。
7.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。
8.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。