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晋中变压器原理

2018-12-25 点击量:385
晋中变压器原理

晋中变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和晋中变压器)等。按用途可以分为:晋中变压器和特殊晋中变压器(电炉变、整流变、工频试验晋中变压器、调压器、矿用变、音频晋中变压器、中频晋中变压器、高频晋中变压器、冲击晋中变压器、仪用晋中变压器、电子晋中变压器、电抗器、互感器等)。电路符号常用T当作编号的开头.例: T01, T201等。

中文名

晋中变压器

外文名

Transformer

作 用

电压变换、电流变换、阻抗变换

组 成

初级线圈、次级线圈和铁芯


晋中变压器发展历史

法拉第在1831年8月29日发明了一个“电感环”,称为“法拉第感应线圈”,实际上是世界上******只晋中变压器雏形。但法拉第只是用它来示范电磁感应原理,并没有考虑过它可以有实际的用途。


法拉第感应线圈

1881年,路森·戈拉尔(Lucien Gaulard)和约翰·狄克逊·吉布斯(John Dixon变压器厂家 Gibbs)在伦敦展示一种称为“二次手发电机”的设备,然后把这项技术卖给了美国西屋企业, 这可能是******个实用的晋中变压器,但并不是***早的晋中变压器。

1884年,路森·戈拉尔和约翰·狄克逊·吉布斯在采用照明的意大利都灵市展示了他们的设备。早期晋中变压器采用直线型铁心,后来被更有效的环形铁心取代。

西屋企业的工程师威廉·史坦雷从乔治·威斯汀豪斯、路森·戈拉尔与约翰·狄克逊·吉布斯买来晋中变压器专利以后,在1885年制造了******台实用的晋中变压器。后来晋中变压器的铁心由E型的铁片叠合而成,并于1886年开始商业运用。

晋中变压器变压原理首先由法拉第发现,但是直到十九世纪80年代才开始实际应用。在发电场应该输出直流电和交流电的竞争中,交流电能够使用晋中变压器是其优势之一。晋中变压器可以将电能转换成高电压低电流形式,然后再转换回去,因此大大减小了电能在输送过程中的损失,使得电能的经济输送距离达到更远。如此一来,发电厂就可以建在远离用电的地方。世界大多数经过一系列的变压***终才到达用户那里的。

工作原理

晋中变压器由铁芯(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。它可以变换交流电压、电流和阻抗。***简单的铁心晋中变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成,如图所示。


晋中变压器原理

铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗,铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联系,线圈由绝缘铜线(或铝线)绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈(或原线圈),另一个线圈接用电器称为次级线圈(或副线圈)。实际的晋中变压器是很复杂的,不可避免地存在铜损(线圈电阻发热)、铁损(铁心发热)和漏磁(经空气闭合的磁感应线)等,为了简化讨论这里只先容理想晋中变压器。理想晋中变压器成立的条件是:忽略漏磁通,忽略原、副线圈的电阻,忽略铁心的损耗,忽略空载电流(副线圈开路原线圈线圈中的电流)。例如晋中变压器在满载运行时(副线圈输出额定功率)即接近理想晋中变压器情况。

晋中变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当晋中变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简lcjyg.com/谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由图可知U1=-e1,U2=e2(原线圈物理量用下角标1表示,副线圈物理量用下角标2表示),其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,称晋中变压器的变比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即晋中变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。

进而得出:

U1/U2=N1/N2

在空载电流可以忽略的情况下,有I1/ I2=-N2/N1,即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比,且相位差π。

进而可得

I1/ I2=N2/N1

理想晋中变压器原、副线圈的功率相等P1=P2。说明理想晋中变压器本身无功率损耗。实际晋中变压器总存在损耗,其效率为η=P2/P1。晋中变压器的效率很高,可达90%以上。[1]

晋中变压器要分类

一般常用晋中变压器的分类可归纳如下[2] :

1、按相数分:

1)单相晋中变压器:用于单相负荷和三相晋中变压器组。

2)三相晋中变压器:用于三相系统的升、降电压。

2、按冷却方式分:

1)晋中变压器:依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却,多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量晋中变压器。

2)油浸式晋中变压器:依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

3、按用途分:

1)晋中变压器:用于输配电系统的升、降电压。

2)仪用晋中变压器:如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。

3)试验晋中变压器:能产生,对电气设备进行试验。

4)特种晋中变压器:如电炉晋中变压器、整流晋中变压器、调整晋中变压器、电容式晋中变压器、移相晋中变压器等。

4、按绕组形式分:

1)双绕组晋中变压器:用于连接系统中的两个电压等级。

2)三绕组晋中变压器:一般用于系统区域变电站中,连接三个电压等级。

3)自耦变电器:用于连接不同电压的系统。也可做为普通的升压或降后晋中变压器用。

5、按铁芯形式分:

1)芯式晋中变压器:用于的晋中变压器。

2)非晶合金晋中变压器:非晶合金铁芯晋中变压器是用新型导磁材料,空载电流下降约80%,是节能效果较理想的配电晋中变压器,特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。

3)壳式晋中变压器:用于大电流的特殊晋中变压器,如电炉晋中变压器、电焊晋中变压器;或用于电子仪器及电视、收音机等的电源晋中变压器。

特征参数

工作频率

晋中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。

额定功率

在规定的频率和电压下,晋中变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率。

额定电压

指在晋中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。

电压比

指晋中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。

空载电流

晋中变压器次级开路时,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电源晋中变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。

空载损耗

指晋中变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。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。

效率

指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常晋中变压器的额定功率愈大,效率就愈高。

晋中变压器绝缘电阻

表示晋中变压器各线圈之间、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.

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