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变压器的作业原理、分类及其结构

本站为您提供的变压器的工作原理、分类及其结构,变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。确切地说,它具有变压、变流、变换阻抗和隔离电路的作用。

  变压器是一种停止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的沟通电能转化成同频率的另一种电压等级的沟通电能。切当地说,它具有变压、变流、改换阻抗和阻隔电路的作用。变压器(Transformer)是运用电磁感应的原理来改动沟通电压的设备,首要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。首要功能有:电压改换、电流改换、阻抗改换、阻隔、稳压(磁饱满变压器)等。按用处能够分为:电力变压器和特别变压器(电炉变、整流变、工频实验变压器、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)。

  变压器的作业原理、分类及其结构

  变压器的开展前史:

  法拉第在1831年8月29日发明晰一个“电感环”,称为“法拉第感应线圈”,实践上是国际上第一只变压器雏形。但法拉第仅仅用它来演示电磁感应原理,并没有考虑过它能够有实践的用处。

  1881年,路森·戈拉尔(Lucien Gaulard)和约翰·狄克逊·吉布斯(John Dixon Gibbs)在伦敦展现一种称为“二次手发电机”的设备,然后把这项技能卖给了美国西屋公司, 这可能是第一个有用的电力变压器,但并不是最早的变压器。1884年,路森·戈拉尔和约翰·狄克逊·吉布斯在选用电力照明的意大利都灵市展现了他们的设备。前期变压器选用直线型铁心,后来被更有用的环形铁心替代。

  变压器的作业原理、分类及其结构

  西屋公司的工程师威廉·史坦雷从乔治·威斯汀豪斯、路森·戈拉尔与约翰·狄克逊·吉布斯买来变压器专利今后,在1885年制作了第一台有用的变压器。后来变压器的铁心由E型的铁片叠合而成,并于1886年开端商业运用。变压器变压原理首先由法拉第发现,可是直到十九世纪80年代才开端实践运用。在发电场应该输出直流电和沟通电的竞赛中,沟通电能够运用变压器是其优势之一。变压器能够将电能转化成高电压低电流方法,然后再转化回去,因而大大减小了电能在运送过程中的丢失,使得电能的经济运送间隔抵达更远。如此一来,发电厂就能够建在远离用电的当地。国际大多数电力通过一系列的变压终究才抵达用户那里的。

  变压器的根本结构:

  变压器的根本结构分为四个部分:

  ①铁心—变压器的磁路;

  ②绕组—变压器的电路;

  ③绝缘结构;

  ④油箱等其它部分。

  (1)铁心

  铁心由铁心柱和铁轭两部分组成。变压器的主磁路,为了进步导磁功能和削减铁损,用厚为0.35-0.5mm、外表涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠成。

  变压器的作业原理、分类及其结构

  变压器的铁心中,每片硅钢片为拼接片。在叠片时,选用叠接式,行将上下两层叠片的接缝错开,可缩小接缝空隙,以减小励磁电流。如下图所示。

  变压器的作业原理、分类及其结构

  当选用冷轧硅钢片时,运用斜切钢片的叠装办法,可进步导磁系数,下降损耗。

  叠装好的铁心其铁轭用槽钢(或焊接夹件)及螺杆固定。铁心柱则用环氧无纬玻璃丝粘带绑扎。

  铁心柱的截面在小型变压器中选用方形。在容量较大的变压器中,选用阶梯形截面。

  铁轭的截面有矩形及阶梯形的,其截面一般比铁心柱截面大(5~10)%,以减小空载电流和空载损耗。

  (2)绕组

  绕组是变压器的电路,一般用绝缘铜线或铝线(扁线或圆线)绕制而成。

  下图所示有两组:一个绕组与电源相连,称为一次绕组(或原绕组),这一侧称为一次侧(或原边);另一个绕组与负载相连,称为二次绕组(或副绕组),这一侧称为二次侧(或副边)。

  变压器的作业原理、分类及其结构

  关于三相变压器,依据两组绕组的相对方位,绕组可分为同心式和交叠式两种,如以下两图所示。

  变压器的作业原理、分类及其结构

  同心式绕组

  变压器的作业原理、分类及其结构

  交迭式绕组

  依据绕组和铁心的相对方位,变压器有壳式结构和心式结构两种,如以下两图所示。

  变压器的作业原理、分类及其结构

  变压器的作业原理、分类及其结构

  (3)其它结构部件

  如下图所示,油浸式电力变压器的结构中还包含油箱、绝缘套管、储油柜、安全气道等。

  变压器的作业原理、分类及其结构

  变压器的分类:

  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:用于三相体系的升、降电压。

  2、按冷却方法分:

  (1)干式变压器:依托空气对流进行天然冷却或添加风机冷却,多用于高层建筑、高速收费站点用电及部分照明、电子线路等小容量变压器。

  (2)油浸式变压器:依托油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、逼迫油循环等。

  3、按用处分:

  (1)电力变压器:用于输配电体系的升、降电压。

  (2)仪用变压器:如电压互感器、电流互感器、用于丈量外表和继电保护设备。

  (3)实验变压器:能发生高压,对电气设备进行高压实验。

  (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。

  4、按绕组方法分:

  (1)双绕组变压器:用于衔接电力体系中的两个电压等级。

  (2)三绕组变压器:一般用于电力体系区域变电站中,衔接三个电压等级。

  (3)自耦变电器:用于衔接不同电压的电力体系。也可做为一般的升压或降后变压器用。

  5、按铁芯方法分:

  (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式导磁资料,空载电流下降约80%,是节能作用较抱负的配电变压器,特别适用于乡村电网和开展中区域等负载率较低当地。

  (3)壳式变压器:用于大电流的特别变压器,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。

  变压器的作业原理:

  变压器的首要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只要磁耦合没电联络。在一次绕组中加上交变电压,发生交链一、二次绕组的交变磁通,在两绕组中别离感应电动势e1、e2。依据电磁感应规律可写出电动势的瞬时方程式:

  变压器的作业原理、分类及其结构

  变压器的作业原理、分类及其结构

  铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了削减铁内涡流和磁滞损耗,铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联络,线圈由绝缘铜线(或铝线)绕成。一个线圈接沟通电源称为初级线圈(或原线圈),另一个线圈接用电器称为次级线圈(或副线圈)。实践的变压器是很杂乱的,不可避免地存在铜损(线圈电阻发热)、铁损(铁心发热)和漏磁(经空气闭合的磁感应线)等,为了简化评论这儿只介绍抱负变压器。抱负变压器建立的条件是:疏忽漏磁通,疏忽原、副线圈的电阻,疏忽铁心的损耗,疏忽空载电流(副线圈开路原线圈线圈中的电流)。例如电力变压器在满载运行时(副线圈输出额定功率)即挨近抱负变压器状况。

  变压器是运用电磁感应原理制成的停止用电器。当变压器的原线圈接在沟通电源上时,铁心中便发生交变磁通,交变磁通用φ表明。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应规律可知,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表明,副线圈物理量用下角标2表明),其复有用值为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、副线圈电压有用值之比,等于其匝数比并且原、副线圈电压的位相差为π。

  从而得出:U1/U2=N1/N2

  在空载电流能够疏忽的状况下,有

  I1/ I2=-N2/N1

  即原、副线圈电流有用值巨细与其匝数成反比,且相位差π。

  从而可得I1/ I2=N2/N1抱负变压器原、副线圈的功率持平P1=P2。

  阐明抱负变压器自身无功率损耗。实践变压器总存在损耗,其功率为η=P2/P1。电力变压器的功率很高,可达90%以上。

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