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变压器原理


发布日期:2012/3/5

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,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。
   一、变压器的分类
   变压器按冷却方式分类:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)变压器。
   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。
   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。
   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。
   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、变压器的工作频率
   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、变压器的额定功率
   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、变压器的额定电压
   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、变压器的电压比
   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、变压器的空载电流
   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、变压器的空载损耗
   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、变压器的效率
   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、变压器的绝缘电阻
   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。
   四、变压器的工作原理
   变压器的基本原理是电磁感应原理,现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理:当一次侧绕组上加上电压Ú1时,流过电流Í1,在铁芯中就产生交变磁通Ø1,这些磁通称为主磁通,在它作用下,两侧绕组分别感应电势É1,É2,感应电势公式为:E=4.44fNØm
   式中:E感应电势有效值
   f频率
   N匝数
   Øm主磁通最大值
   由于二次绕组与一次绕组匝数不同,感应电势E1和E2大小也不同,当略去内阻抗压降后,电压Ú1和Ú2大小也就不同。
   当变压器二次侧空载时,一次侧仅流过主磁通的电流(Í0),这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时,也在铁芯中产生磁通,力图改变主磁通,但一次电压不变时,主磁通是不变的,一次侧就要流过两部分电流,一部分为激磁电流Í0,一部分为用来平衡Í2,所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时,就是磁势。
   上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用,变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。

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