什么是变压器?

变压器是一种把电流从一个电路转移到另一个电路的机器,它的电压水平在变化,但频率不变化。今天,它们被设计为使用交流电源,这意味着电源电压的波动受到电流的波动的影响。因此,电流的增加将导致电压的增加,反之亦然。

变压器通过在需要时提高和降低电压水平来提高电力系统的安全性和效率。它们广泛应用于住宅和工业应用,主要,也许最重要的是用于长距离的电力分配和调节。

变压器的建造

电动变压器的三个重要部件是磁芯,初级绕组和次级绕组。初级绕组是连接到电源的部分,最初产生磁通量的位置。这些线圈彼此绝缘,并且主通量在初级绕组中诱导,从将其传递到磁芯并通过低磁阻路径连接到变压器的次要绕组。

磁芯将磁通传递给次级绕组,形成一个闭合磁通的磁路,并在磁芯内设置一个低磁阻路径,以最大限度地提高磁通连接。二次绕组帮助完成从一次侧开始的磁通的运动,并使用铁芯到达二次绕组。次级绕组之所以能够获得动量,是因为两个绕组都缠绕在同一个磁芯上,因此它们的磁场有助于产生运动。在所有类型的变压器中,磁芯是由叠层钢板组装而成,并在钢板之间留出所需的最小气隙,以确保磁路的连续性。

变压器是如何工作的?

电气变压器使用法拉第的电磁诱导法工作 - “相对于时间的通量汇率变化率与导体或线圈中的诱导的EMF成比例”。

变压器的物理基础在于由共同磁通量连接的两个电路之间的互感。它通常有两个绕组:一次绕组和二次绕组。这些绕组共用一个叠片磁芯,并在它们之间产生互感电路有助于转移电力从一个点到另一个点。

根据一次绕组和二次绕组之间连接的磁通数量,磁通连接的变化率将不同。为了确保最大磁链,即最大磁链通过并从初级绕组连接到次级绕组,两个绕组共用一个低磁阻路径。这使得工作性能更有效率,并形成变压器的核心。

在一次侧的绕组上施加交流电压,在铁芯上产生交流磁通。这将两个绕组连接起来,以在主侧和次侧诱发电动势。如果有负载连接在次级绕组上,次级绕组中的电动势就会产生电流,称为负载电流。

这就是变压器如何通过电能从一个值到另一个值的转换,将交流电从一个电路(初级)传送到另一个电路(次级),改变电压水平,但不改变频率。

视频来源:工程心态

变压器是如何工作的-工作原理电气工程

变压器-效率和损耗

变压器不使用任何运动部件来传递能量,这意味着没有摩擦,因此没有风阻损失。然而,变压器的铜和铁损耗是可以忽略不计的。铜损耗是由于在铜绕组周围的电流循环过程中产生热量损失,从而导致电力损失。这是变压器运行中最大的损失。铁的损耗是由于地核内的磁性分子滞后造成的。这种滞后发生在对磁通的变化的反应,导致摩擦,这种摩擦产生热量,导致核心的功率损失。如果铁芯由特殊的钢合金构成,这种损失可以大大减少。

功率损耗的强度决定了电变压器的效率,并且在主绕组和次级绕组之间的功率损耗方面表示。然后在次级绕组的电力输出的比率与初级绕组的电源输入的比率方面计算得到的效率。理想地,电气变压器的效率在任何94%到96%之间

变形金刚的类型

变压器可以根据其最终用途、结构、供应和用途分为不同的类别。

在设计的基础上

  • 核心式变压器该变压器具有两个水平部分,具有两个垂直肢体和具有磁路的矩形芯。圆柱形线圈(HV和LV)放置在芯型变压器的中央肢体上。
  • 壳式变压器所述壳式变压器具有双磁路和带有两个外支路的中心支路。

在供应的基础上

  • 单相变压器单相变压器仅具有一组绕组。单独的单相单位可以在外部互联时提供与三相传输相同的结果。
  • 三阶段变压器三相变压器由三组一次绕组和二次绕组组成一组三个单相变压器。三相变压器主要用于工业上的发电、输配电。

在目的的基础上

  • 升压变压器
    这种类型是由导线的匝数决定的。因此,如果二次侧的匝数大于一次侧,这就意味着电压将与之相对应,从而构成升压变压器的基极。
  • 降压器
    这种类型的变压器通常用于降低输配电网络中的电压水平,因此它的机制是完全相反的升压变压器。

在使用的基础上

  • 电源变压器
    通常用于输电,具有很高的额定值。
  • 分配变压器该电动变压器具有相对较低的额定值,用于分配电力。
  • 仪器变压器这种变压器又进一步细分为电流变压器和电压变压器
    • 电流互感器
    • 电压互感器

这些变压器用于同时继电和保护仪器。

在冷却的基础上

  • 自冷式充油的变形金刚这种类型通常用于高达3个MVA的小变压器,并且设计用于通过周围的空气流动冷却。
  • 水冷油填充变压器这种类型的电动变压器采用热交换器,以便于将热量从油传递到冷却水。
  • 风冷(空气爆炸)变形金刚在这种类型的变压器中,产生的热量通过鼓风机和风扇冷却,迫使空气在绕组和铁芯上循环。

变压器的主要特性

所有的变压器都有一些共同的特点,无论它们的类型:

  • 输入和输出功率的频率是相同的
  • 所有的变压器都利用电磁感应定律
  • 一次和二次线圈无电气连接(自动变压器除外)。能量的传递是通过磁通量进行的。
  • 不需要移动部件来转移能量,因此没有与其他电气设备的摩擦或风向损失。
  • 在变压器中发生的损耗比在其他电子设备中发生的损耗要小,包括:
    • 铜损(通过铜绕组周围电流循环产生的热量损失电力,认为变压器中最重的损失)
    • 铁心损耗(由磁分子对铁心内交变磁通量的响应滞后而引起的涡流和磁滞损耗)

大多数变压器都非常高效,满负荷输送94%到96%的能量。非常高容量的变压器可以提供高达98%的电压,特别是在恒电压和恒频率的情况下。

变压器的用途

电气变压器的主要用途包括:

  • 提高或降低AC电路中的电压电平。
  • 增加或减少AC电路中电感器或电容的值。
  • 防止DC从一个电路传递到另一个电路。
  • 隔离两个电路。
  • 在传输和分配之前踩到发电站点的电压电平。

电气变压器的常见应用包括泵站,铁路,行业,商业机构,风车和发电单元。

变压器故障处理提示

使用万用表是测试和排除电路问题的最佳方法。

  1. 首先检查需要测试的电路电压。此步骤将帮助您确定构建电路测试器所需的灯泡类型。
  2. 切出2条带电线16-gauge同时确保每条裤子至少有12英寸长。
  3. 用剥线器剥去电线两端四分之一的外塑料,剥去另一端一英寸的外塑料。一旦完成,扭转外露的电线,使股在一起。
  4. 连接两端,你已经删除1/4TH.英寸塑料到灯泡架的端子。
  5. 将灯泡插入灯座,将电线的其余两端连接到你要测试的端子上。