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      新聞資訊

      變壓器知識之補充變壓器工作原理

      編輯:│ 發表時間: 2011/6/14│ 瀏覽次數:8437
        變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件,當初級線圈中通有交流電流時,鐵芯(或磁芯)中便產生交流磁通,使次級線圈中感應出電壓(或電流)。
        變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其余的繞組叫次級線圈。 
      2.理想變壓器
        不計一次、二次繞組的電阻和鐵耗,
        其間耦合系數 K=1 的變壓器稱之為理想變壓器
        描述理想變壓器的電動勢平衡方程式為
        e1(t) = -N1 d φ/dt
        e2(t) = -N2 d φ/dt
        若一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正弦規律變化,
        則有
        不計鐵芯損失,根據能量守恒原理可得
        由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關系
        令 K=N1/N2,稱為匝比(亦稱電壓比),則
        二.變壓器的結構簡介
        1.鐵芯
        鐵芯是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高,厚度分別為 0.35 mm\0.3mm\0.27 mm,
        表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成
        鐵芯分為鐵芯柱和橫片倆部分,鐵芯柱套有繞組;橫片是閉合磁路之用
        鐵芯結構的基本形式有心式和殼式兩種
        2.繞組
        繞組是變壓器的電路部分,
        它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成
        變壓器的基本原理是電磁感應原理,現以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理:當一次側繞組上加上電壓Ú1時,流過電流Í1,在鐵芯中就產生交變磁通Ø1,這些磁通稱為主磁通,在它作用下,兩側繞組分別感應電勢É1,É2,感應電勢公式為:E=4.44fNØm
        式中:E--感應電勢有效值
        f--頻率
        N--匝數
        Øm--主磁通最大值
        由于二次繞組與一次繞組匝數不同,感應電勢E1和E2大小也不同,當略去內阻抗壓降后,電壓Ú1和Ú2大小也就不同。
        當變壓器二次側空載時,一次側僅流過主磁通的電流(Í0),這個電流稱為激磁電流。當二次側加負載流過負載電流Í2時,也在鐵芯中產生磁通,力圖改變主磁通,但一次電壓不變時,主磁通是不變的,一次側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。當電流乘以匝數時,就是磁勢。
        上述的平衡作用實質上是磁勢平衡作用,變壓器就是通過磁勢平衡作用實現了一、二次側的能量傳遞。   變壓器技術參數 對不同類型的變壓器都有相應的技術要求,可用相應的技術參數表示.如電源變壓器的主要技述參數有:額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調整率、絕緣性能和防潮性能,對于一般低頻變壓器的主要技述參數是:變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等.
        A.電壓比
        變壓器兩組線圈圈數分別為N1和N2,N1為初級,N2為次級.在初級線圈上加一交流電壓,在次級線圈兩端就會產生感應電動勢.當N2>N1時,其感應電動勢要比初級所加的電壓還要高,這種變壓器稱為升壓變壓器:當N2  U1/U2=N1/N2
        式中n稱為電壓比(圈數比).當n<1時,則N1>N2,U1>U2,該變壓器為降壓變壓器.反之則為升壓變壓器.   另有電流之比I1/I2=N2/N1
        電功率P1=P2
        注意上面的式子只在理想變壓器只有一個副線圈時成立
        當有兩個副線圈時P1=P2+P3,U1/N1=U2/N2=U3/N3,電流則須利用電功率的關系式去求,有多個時依此推類   B.變壓器的效率
        大功率高壓配電變壓器
        在額定功率時,變壓器的輸出功率和輸入功率的比值,叫做變壓器的效率,即
        η=(P2÷P1)x100%
        式中η為變壓器的效率;P1為輸入功率,P2為輸出功率。
        當變壓器的輸出功率P2等于輸入功率P1時,效率η等于100%,變壓器將不產生任何損耗。但實際上這種變壓器是沒有的.變壓器傳輸電能時總要產生損耗,這種損耗主要有銅損和鐵損。
        銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗.當電流通過線圈電阻發熱時,一部分電能就轉變為熱能而損耗。由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成,因此稱為銅損。
        變壓器的鐵損包括兩個方面:一是磁滯損耗,當交流電流通過變壓器時,通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化,使得硅鋼片內部分子相互摩擦,放出熱能,從而損耗了一部分電能,這便是磁滯損耗。另一是渦流損耗,當變壓器工作時,鐵芯中有磁力線穿過,在與磁力線垂直的平面上就會產生感應電流,由于此電流自成閉合回路形成環流,且成旋渦狀,故稱為渦流。渦流的存在使鐵芯發熱,消耗能量,這種損耗稱為渦流損耗。
        變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關系,通常功率越大,損耗與輸出功率就越小,效率也就越高。反之,功率越小,效率也就越低。
        C.變壓器的功率
        變壓器鐵芯磁通和施加的電壓有關。在電流中勵磁電流不會隨著負載的增加而增加。雖然負載增加鐵芯不會飽和,將使線圈的電阻損耗增加,超過額定容量由于線圈產生的熱量不能及時的散出,線圈會損壞,假如你用的線圈是由超導材料組成,電流增大不會引起發熱,但變壓器內部還有漏磁引起的阻抗,但電流增大,輸出電壓會下降,電流越大,輸出電壓越低,所以變壓器輸出功率不可能是無限的。假如你又說了,變壓器沒有阻抗,那么當變壓器流過電流時會產生特別大電動力,很容易使變壓器線圈損壞,雖然你有了一臺功率無限的變壓器但不能用。只能這樣說,隨著超導材料和鐵芯材料的發展,相同體積或重量的變壓器輸出功率會增大,但不是無限大!

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