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电力变压器工作原理

发布时间:2022-10-07 10:07:17      发布人:admin  浏览量:

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件, 是利用电磁感应原理,( 因磁通量变化产生感应电动势的现象,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应),变压器就是从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。


  1.变压器 ---- 静止的电磁装置 .

   当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。

  二次绕组的磁通量的相量为 φm ,该磁通量称为主磁通

  与电源相连的线圈,接收交流电能,称为一次绕组。

  与负载相连的线圈,送出交流电能,称为二次绕组

  一次绕组的 二次绕组的

   电压相量 U1 电压相量 U2

   电流相量 I1 电流相量 I2

   电动势相量 E1 电动势相量 E2

  匝数 N1 匝数 N2


  2.理想变压器就是不计其他损耗的假设,实际中的变压器有百分之几的损耗.

  若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化则U1 /U2=E1/E2=N1/N2

  不计铁心损失,根据能量守恒原理可得:U1I1=U2I2

  由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系:U1/U2=I2/I1

  令 K=N1/N2,称为匝比(亦称电压比):则U1/U2=K I1/I2=1/K


  一、分类

  按冷却方式分类:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)变压器。

  按防潮方式分类:开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。

   按铁芯或线圈结构分类:芯式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器。

  按电源相数分类:单相变压器、三相变压器、多相变压器。

  按用途分类:电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。


  二、电源变压器的特性参数:

  1、工作频率 变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频率称工作频率。2、额定功率 在规定的频率和电压下,变压器能长期工作,而不超过规定温升的输出功率。3、额定电压 指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。4、电压比 指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别。5、空载电流 变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50Hz电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。6、空载损耗 指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。7、效率 指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大,效率就愈高。8、绝缘电阻 表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。


  三、音频变压器和高频变压器特性参数

  1、频率响应 指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。2、通频带 如果变压器在中间频率的输出电压为U0,当输出电压(输入电压保持不变)下降到0.707U0时的频率范围,称为变压器的通频带B。3、初、次级阻抗比 变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配,则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下,变压器工作在最佳状态,传输效率最高。

   不计一次、二次绕组的电阻和铁耗,

  其间耦合系数 K=1 的变压器称之为理想变压器

   描述理想变压器的电动势平衡方程式为

  e1(t) = -N1 d φ/dt

  e2(t) = -N2 d φ/dt

   变压器是将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能的电力设备。


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