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变压器原理
双击自动滚屏 发布者:liaijian 发布时间:2007/8/17 19:52:03 阅读:8318

变压器---利用电磁感应原理,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是电能传递或作为信号传输的重要元件

1.变压器 ---- 静止的电磁装置

变压器可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
电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。

变压器原理

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

同时交链一次,二次绕组的磁通量的相量为 φm ,该磁通量称为主磁通

2.理想变压器

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

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,
则有

不计铁心损失,根据能量守恒原理可得

由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系

令 K=N1/N2,称为匝比(亦称电压比),则
二.变压器的结构简介

1.铁心

铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高,厚度为 0.35 \0.3\0.27 mm,

表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成

铁心分为铁心柱和横片俩部分,铁心柱套有绕组;横片是闭合磁路之用

铁心结构的基本形式有心式和壳式两种

2.绕组

绕组是变压器的电路部分,

它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成

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。
三、变压器的类型

变压器是一种静止电机,它可以将一种电压的电能转换为另一种电压的电能。

一、变压器分类及用途

电力变压器:电力系统传输电能的升压变压器/降压变压器/配电变压器等。

控制变压器:电力系统传送电能来通过变压器升压或降压从而去控制其他电器设备.

隔离变压器:是把电力系统传送来的电源通过变压器与之隔离出安全电压.

二、变压器的工作原理

(1)原理
一个铁心:提供磁通的闭合路径。
两个绕组:1次侧绕组(原边)N1,2次侧绕组(副边)N2。

(2)工作原理
当1次绕组接交流电压后,电流i0,该电流在铁心中产生一个交变的主磁通Φ。
Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
e1=-N1dФ/dt e2=-N2dФ/dt

如果略去绕组电阻和漏抗压降,则
u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2 
u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2=k, k定义为变压器的变比。

5-2 变压器的类型和结构

1、类型
除了按以上用途分类外,变压器还可以按相数/绕组数目/铁心形式/冷却方式等特征分类。
按相数分:单相/三相/多相等
按绕组数:双绕组/自耦/三绕组/多绕组
铁心形式:R型,环型,C型,圆柱型等等
冷却方式:自冷/风冷等
5-3 变压器的额定值

(1)额定电压U1N/U2N

单位为V或者kV。U1N为正常运行时1次侧应加的电压。U2N为1次侧加额定电压、2次侧处于空载状态时的电压。

三相变压器中,额定电压指的是线电压。

(2)额定容量SN

单位为VA/kVA/MVA

SN为变压器的视在功率。通常把变压器1、2次侧的额定容量设计为相同。

(3)额定电流I1N/I2N

单位为A/kA。是变压器正常运行时所能承担的电流,在三相变压器中均代表线电流。

对单相:I1N=SN/U1N I2N=SN/U2N
对三相:

I1N=SN/[sqrt(3)U1N]

I2N=SN/[sqrt(3)U2N]

(3)额定频率fN

单位为Hz,fN=50Hz 

 
 

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