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變壓器的作用、種類和工作原理

發布日期:2019-09-17 作者: 點擊:

一、變壓器的工作原理

變壓器的基本工作原理是電磁感應原理。是一個最簡單的單相變壓器。其基本結構是在閉合的鐵芯上繞有兩個匝數不等的繞組(又稱線圈)所組成。在繞組之間、鐵芯和繞組之間均相互絕緣,鐵芯由硅鋼片疊成。

現將匝數W1的繞組與電源相連,稱該繞組為原繞組或初級繞組。匝數為W2的繞組通過開關K與負載相連,稱為繞組或次級繞組。當合上開關K,把交流電壓U1加到原繞線W1上后,交流電流I1,流入該繞組就產生勵磁作用,在鐵芯中產生交變的磁通Φ不僅穿過原繞組,同時也穿過副繞組,它分別在兩個繞組中引起感應電動勢。這時如果開關K合上,W2與外電路的負載相連通,便有電流I2流出,負載端電壓即為U2,于是輸出電能。

根據電磁感應定律可得出

原繞組感應電動勢E1=4.44∫W1ΦM

副繞組感應電動勢E2=4.44W2ΦM

式中ΦM表示交變主磁通的最大值

原繞組的感應電動勢E1就是自感電動勢。如略去原繞組的阻抗壓降不計,則電源電壓與自感電動勢的數值相等,即U1=E1,但方向相反。

副繞線的感應電動勢E2是由于原繞組中電流的變化而產生的,稱為互感電動勢,這種現象稱為互感。

由于E2的存在,副繞組成為一個頻率仍為的新的交變電源。在空載(K波打開情況)下,副繞組的端電壓U2=E2。兩繞組的電壓比為

U?/U?≈E?/E?=W?/W?=Ku

式中KU>W2,KU>1,此時U1>U2,即變壓器的出線電壓低,這種變壓器叫降壓變壓器。當W1<W2時,KU<1,此時,U1<U2,即變壓器的出線電壓比進線電壓高,這種變壓器叫升壓變壓器。

當將上圖開關合上,此時在電壓U2作用下次級流過電壓I2,這樣通過實驗又得出      I?/I?=W?/W?=1/ku=K?

式中K1稱為變壓器的變流比。

以上這些式子是變壓器計算的關系式??傊?,一臺變壓器如果工作電壓設得越高,繞組數就繞得越多,而通過繞組內的電流越小,導線截面可選用的就越小。反之,工作電壓設計得越低,繞組匝數就越少,通過繞級的電流則越大,導線截面就要選得越大。

通常,我們可以根據變壓器截面的粗細來判斷出哪個是髙壓繞組(導線截面細),哪個是低壓繞組(導線截面粗)。

二、變壓器的用途和種類

1.變壓器的用途

變壓器是一種能將某一種電壓電流相數的交流電能轉變成另一種電壓電流的交流電能的電器。

在生產和生活中,經常會用到各種高低不同的電壓,如工廠中常用的三相異步電動機,它的額定電壓是380V或220V;照明電路中要用220V;機床照明,行燈等只需要36V、24V甚至更低的電壓;在高壓輸電系統中需用110kV、220kV以上的電壓輸電。如果我們用很多電壓不同的發電機來供給這些負載,不但不經濟、不方便,亊實上也不可能辦到。為了輸配電和用電的需要,就要使用變壓器把同一交流電壓變換成頻率相同的不同等級的電壓,以滿足不同的使用要求。

變壓器不僅用于改變電壓,還可以用來改變電流(如變流器、大電流發生器等)、改變相位(如改變線圈的連接方法來改變變壓器的極性或組別)、變換阻抗(電子電路中的輸人、輸出變壓器)等。

總之,變壓器的作用很廣,它是輸配電系統、用電、電工測量、電子技術等方面不可缺少的—項重要電氣設備。

2.變壓器的種類

變壓器的鐘類很多,按相數可分為單相、三相和多相變壓器(如ZSJK、ZSGK、六相整流變壓器)。

按結構型式可分為芯式和殼式。

按用途可分為如下幾類

(1)電力變壓器,這是一種在輸配電系統中使用的變壓器,它的容量可由十萬千伏安到幾十萬千伏安,電壓由幾百萬伏到幾十萬伏。

(2)特殊電源變壓器,如電焊變壓器。

(3)測變壓器,如各種電流互感器和電壓互感器。

(4)各種控制變壓器。


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