二、变压器的基本工作原理
变压器是利用电磁感应原理工作的,图2—10为其工作原理示意图。变压器的主要部件是铁心和绕组。两个互相绝缘且匝数不同的绕组分别套装在铁心上,两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系,其中接电源u1的绕组称为一次绕组(曾称为原绕组、初级绕组),用于接负载的绕组称为二次绕组(曾称为副绕组、次级绕组)。
一次绕组加上交流电压ul后,绕组中便有电流I1通过,在铁心中产生与ul同频率的交变
磁通Φ,根据电磁感应原理,将分别在两个绕组中感应出电动势E1和E2。
式中,“—”号表示感应电动势总是阻碍磁通的变化。若把负载接在二次绕组上,则在电动势E2的作用下,有电流I2流过负载,实现了电能的传递。由上式可知,一、二次绕组感应电动势的大小(近似于各自的电压ul及u2)与绕组匝数成正比,故只要改变一、二次绕组的匝数,就可达到改变电压的目的,这就是变压器的基本工作原理。
主要分类一般常用变压器的分类可归纳如下 :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。
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。
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。
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。
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。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。
特征参数
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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.