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電力變壓器工作原理

發布時間:2022-10-07 10:07:17      發布人:admin  瀏覽量:

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件, 是利用電磁感應原理,( 因磁通量變化產生感應電動勢的現象,閉合電路的一部分導體在磁場里做切割磁力線的運動時,導體中就會產生電流,這種現象叫電磁感應),變壓器就是從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器。


  1.變壓器 ---- 靜止的電磁裝置 .

   當初級線圈中通有交流電流時,鐵芯(或磁芯)中便產生交流磁通,使次級線圈中感應出電壓(或電流)。變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其余的繞組叫次級線圈。

  二次繞組的磁通量的相量為 φm ,該磁通量稱為主磁通

  與電源相連的線圈,接收交流電能,稱為一次繞組。

  與負載相連的線圈,送出交流電能,稱為二次繞組

  一次繞組的 二次繞組的

   電壓相量 U1 電壓相量 U2

   電流相量 I1 電流相量 I2

   電動勢相量 E1 電動勢相量 E2

  匝數 N1 匝數 N2


  2.理想變壓器就是不計其他損耗的假設,實際中的變壓器有百分之幾的損耗.

  若一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正弦規律變化則U1 /U2=E1/E2=N1/N2

  不計鐵心損失,根據能量守恒原理可得:U1I1=U2I2

  由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關系:U1/U2=I2/I1

  令 K=N1/N2,稱為匝比(亦稱電壓比):則U1/U2=K I1/I2=1/K


  一、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(蒸發冷卻)變壓器。

  按防潮方式分類:開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。

   按鐵芯或線圈結構分類: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)、環型變壓器、金屬箔變壓器。

  按電源相數分類: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、調壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。


  二、電源變壓器的特性參數:

  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??蛰d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。


  三、音頻變壓器和高頻變壓器特性參數

  1、頻率響應 指變壓器次級輸出電壓隨工作頻率變化的特性。2、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。3、初、次級阻抗比 變壓器初、次級接入適當的阻抗Ro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,變壓器工作在最佳狀態,傳輸效率最高。

   不計一次、二次繞組的電阻和鐵耗,

  其間耦合系數 K=1 的變壓器稱之為理想變壓器

   描述理想變壓器的電動勢平衡方程式為

  e1(t) = -N1 d φ/dt

  e2(t) = -N2 d φ/dt

   變壓器是將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能的電力設備。


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