變壓器工作原理一.變壓器的工作原理變壓器---利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾?.變壓器 ---- 靜止的電磁裝置變壓器可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電壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。變壓器原理圖（圖3.1.2）與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組設(shè)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(dòng)勢相量 E1 電動(dòng)勢相量 E2匝數(shù) N1 匝數(shù) N2同時(shí)交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為 φm ,該磁通量稱為主磁通請注意 圖3.1.2 各物理量的參考方向確定。2.理想變壓器不計(jì)一次、二次繞組的電阻和鐵耗，其間耦合系數(shù) K=1 的變壓器稱之為理想變壓器描述理想變壓器的電動(dòng)勢平衡方程式為e1(t) = -N1 d φ/dte2(t) = -N2 d φ/dt若一次、二次繞組的電壓、電動(dòng)勢的瞬時(shí)值均按正弦規(guī)律變化，則有不計(jì)鐵心損失，根據(jù)能量守恒原理可得由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關(guān)系令 K=N1/N2，稱為匝比（亦稱電壓比），則二.變壓器的結(jié)構(gòu)簡介1.鐵心鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度為 0.35 或 0.5 mm，表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成鐵心分為鐵心柱和鐵軛倆部分，鐵心柱套有繞組；鐵軛閉合磁路之用鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種心式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖(圖3.1.6)2.繞組繞組是變壓器的電路部分，它是用紙包的絕緣扁線或圓線繞成變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理（如上圖）：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓Ú1時(shí)，流過電流Í1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通Ø1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢É1，É2，感應(yīng)電勢公式為：E=4.44fNØm式中：E--感應(yīng)電勢有效值f--頻率N--匝數(shù)Øm--主磁通最大值由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢E1和E2大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓Ú1和Ú2大小也就不同。當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí)，一次側(cè)僅流過主磁通的電流（Í0），這個(gè)電流稱為激磁電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流Í2時(shí)，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時(shí)，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流Í0，一部分為用來平衡Í2，所以這部分電流隨著Í2變化而變化。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時(shí)，就是磁勢。上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。變壓器工作原理動(dòng)畫演示三、變壓器的類型變壓器是一種靜止電機(jī)，它可以將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。一、變壓器分類及用途電力變壓器：電力系統(tǒng)傳輸電能的升壓變壓器/降壓變壓器/配電變壓器等。問題5-1 遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采用高壓輸電？電爐變壓器(專用)給電爐(如煉鋼爐)供電。電焊變壓器(專用)給電焊機(jī)供電。整流變壓器(專用)：給直流電力機(jī)車供電。儀用變壓器：用在測量設(shè)備中。電子變壓器：用在電子線路中。二、變壓器的工作原理(1)原理圖一個(gè)鐵心:提供磁通的閉合路徑。兩個(gè)繞組:1次側(cè)繞組(原邊)N1,2次側(cè)繞組(副邊)N2。(2)工作原理當(dāng)1次繞組接交流電壓后，電流i0,該電流在鐵心中產(chǎn)生一個(gè)交變的主磁通Φ。Ф在兩個(gè)繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢e1和e2e1=－N1dФ/dte2=－N2dФ/dt如果略去繞組電阻和漏抗壓降，則u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2=k, k定義為變壓器的變比。5-2 變壓器的類型和結(jié)構(gòu)1、類型除了按以上用途分類外，變壓器還可以按相數(shù)/繞組數(shù)目/鐵心形式/冷卻方式等特征分類。按相數(shù)分：單相/三相/多相等按繞組數(shù)：雙繞組/自耦/三繞組/多繞組鐵心形式：心式/殼式冷卻方式：干式/油浸式等2、結(jié)構(gòu)(電力變壓器)變壓器主要部件是繞組和鐵心(器身)。繞組是變壓器的電路，鐵心是變壓器的磁路。二者構(gòu)成變壓器的核心即電磁部分。除了電磁部分，還有油箱/冷卻裝置/絕緣套管/調(diào)壓和保護(hù)裝置等部件。(1)鐵心型式：心式(結(jié)構(gòu)簡單工藝簡單應(yīng)用廣泛)/殼式(用在小容量變壓器和電爐變壓器)。材料：一般由0.35mm/0.5mm冷軋(也用熱軋)硅鋼片疊成。鐵心交疊：相鄰層按不同方式交錯(cuò)疊放，將接縫錯(cuò)開。偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而減少了磁阻，便于磁通流通。鐵心柱截面形狀：小型變壓器做成方形或者矩形；大型變壓器做成階梯形。容量大則級數(shù)多。疊片間留有間隙作為油道(縱向/橫向)。（縱向油道見課本圖5.13）(2)繞組一般用絕緣扁銅線或圓銅線在繞線模上繞制而成。繞組套裝在變壓器鐵心柱上，低壓繞組在內(nèi)層，高壓繞組套裝在低壓繞組外層，以便于絕緣。(3)油/油箱/冷卻/安全裝置器身裝在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油。變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。變壓器油起兩個(gè)作用：①在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用。②變壓器油受熱后產(chǎn)生對流，對變壓器鐵心和繞組起散熱作用。油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來水沖淋變壓器油箱。這些都是變壓器的冷卻裝置。1油箱/2儲(chǔ)油柜/3氣體繼電器/4為安全氣道。變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，并流進(jìn)儲(chǔ)油柜中。儲(chǔ)油柜使變壓器油與空氣接觸面變小,減緩了變壓器油的氧化和吸收空氣水分的速度。從而減緩了油的變質(zhì)。故障時(shí),熱量會(huì)使變壓器油汽化,觸動(dòng)氣體繼電器發(fā)出報(bào)警信號或切斷電源。如果是嚴(yán)重事故，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。5-3 變壓器的額定值(1)額定電壓U1N/U2N單位為V或者kV。U1N為正常運(yùn)行時(shí)1次側(cè)應(yīng)加的電壓。U2N為1次側(cè)加額定電壓、2次側(cè)處于空載狀態(tài)時(shí)的電壓。三相變壓器中，額定電壓指的是線電壓。(2)額定容量SN單位為VA/kVA/MVASN為變壓器的視在功率。通常把變壓器1、2次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)為相同。(3)額定電流I1N/I2N單位為A/kA。是變壓器正常運(yùn)行時(shí)所能承擔(dān)的電流，在三相變壓器中均代表線電流。對單相：I1N=SN/U1N I2N=SN/U2N對三相：I1N=SN/[sqrt(3)U1N]I2N=SN/[sqrt(3)U2N](3)額定頻率fN單位為Hz,fN=50Hz此外，銘牌上還會(huì)給出三相聯(lián)接組以及相數(shù)m/阻抗電壓Uk/型號/運(yùn)行方式/冷卻方式/重量等數(shù)據(jù)。參考資料：http://www.go-gddq.com/show.aspx?id=63110&cid=186
