變壓器原理變壓器

變壓器利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號(hào)的一種電器

輸送的電能的多少由用電器的功率決定。

Satons變壓器主要應(yīng)用電磁感應(yīng)原理來工作。具體是：當(dāng)變壓器一次側(cè)施加交流電壓U₁，流過一次繞組的電流為I₁,則該電流在鐵芯中會(huì)產(chǎn)生交變磁通，使一次繞組和二次繞組發(fā)生電磁聯(lián)系，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，交變磁通穿過這兩個(gè)繞組就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢，其大小與繞組匝數(shù)以及主磁通的最大值成正比，繞組匝數(shù)多的一側(cè)電壓高，繞組匝數(shù)少的一側(cè)電壓低，當(dāng)變壓器二次側(cè)開路，即變壓器空載時(shí)，一二次端電壓與一二次繞組匝數(shù)成正比，即U₁/U₂=N₁/N₂,但初級(jí)與次級(jí)頻率保持一致，從而實(shí)現(xiàn)電壓的變化。

按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。

按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。

按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。

按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。

按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。

工作頻率

變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計(jì)和使用，這種頻率稱工作頻率。

額定功率

在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。

額定電壓

指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時(shí)不得大于規(guī)定值。

電壓比

指變壓器初級(jí)電壓和次級(jí)電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別。

空載電流

變壓器次級(jí)開路時(shí)，初級(jí)仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流。空載電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成。對(duì)于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流。

空載損耗

指變壓器次級(jí)開路時(shí)，在初級(jí)測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級(jí)線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損），這部分損耗很小。

效率

指次級(jí)功率P₂與初級(jí)功率P₁比值的百分比。通常同體積下，變壓器的額定功率愈大，效率就愈高。

絕緣電阻

表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。

變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備。它是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，將某一等級(jí)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成同頻率的另一等級(jí)電壓和電流的設(shè)備。作用：變換交流電壓、交換交流電流、變換阻抗和功率傳遞。

對(duì)不同類型的變壓器都有相應(yīng)的技術(shù)要求，可用相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)表示。如電源變壓器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級(jí)、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能。對(duì)于一般低頻變壓器的主要技術(shù)參數(shù)是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等。電壓比：

變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為N₁和N₂，N₁為初級(jí)，N₂為次級(jí)。在初級(jí)線圈上加一交流電壓，在次級(jí)線圈兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。當(dāng)N₂>N₁ 時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢要比初級(jí)所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升壓變壓器；當(dāng)N₂ 1時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢要比初級(jí)所加的電壓低，這種變壓器稱為降壓變壓器。

n=N ₁ /N ₂

式中 n 稱為電壓比(圈數(shù)比) 。當(dāng)n>1 時(shí)，則 N ₁ >N ₂ ，U ₁ >U ₂ ，該變壓器為降壓變壓器。反之則為升壓變壓器。

變壓器的效率：

在額定功率時(shí)，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

式中 η 為變壓器的效率； P ₁ 為輸入功率， P ₂ 為輸出功率。

當(dāng)變壓器的輸出功率 P ₂ 等于輸入功率 P ₁ 時(shí)，效率 η等于100%，變壓器將不產(chǎn)生任何損耗。但實(shí)際上這種變壓器是沒有的。變壓器傳輸電能時(shí)總要產(chǎn)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(dāng)電流通過線圈電阻發(fā)熱時(shí)，一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p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(gè)方面。一是磁滯損耗，當(dāng)交流電流通過變壓器時(shí)，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(nèi)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(dāng)變壓器工作時(shí)。鐵芯中有磁力線穿過，在與磁力線垂直的平面上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流，且成旋渦狀，故稱為渦流。渦流的存在使鐵芯發(fā)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(jí)有密切關(guān)系，通常功率越大，損耗與輸出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。

變壓器原理特性參數(shù)

頻率響應(yīng)

指變壓器次級(jí)輸出電壓隨工作頻率變化的特性。

通頻帶如果變壓器在中間頻率的輸出電壓為 U ₀，當(dāng)輸出電壓（輸入電壓保持不變）下降到0.707 U ₀時(shí)的頻率范圍，稱為Satons變壓器的通頻帶B。

初、次級(jí)阻抗比

變壓器初、次級(jí)接入適當(dāng)?shù)淖杩筊i和Ro,使變壓器初、次級(jí)阻抗匹配，則Ri和Ro的比值稱為初、次級(jí)阻抗比。在阻抗匹配的情況下，變壓器工作在最佳狀態(tài)，傳輸效率最高。2100433B

調(diào)零變壓器的原理就是在自耦變壓器的繞組中，從繞組的中心點(diǎn)算起，根據(jù)輸出電壓的調(diào)節(jié)幅度，求出每個(gè)調(diào)節(jié)電壓的中性點(diǎn)在繞組 中的比例抽頭，而在變壓器開始工作的時(shí)候，根據(jù)需要的電壓，由調(diào)節(jié)中性點(diǎn)在總繞組中的位置（即零線的抽頭位置），改變輸出電壓。

恒壓變壓器的輸出電壓只與鐵芯的磁性能參數(shù)和鐵芯截面積有關(guān)，與初級(jí)與次級(jí)匝數(shù)比無關(guān)。

恒壓變壓器的效率、體積重量與普通變壓器相仿，當(dāng)鐵芯材料比較好的時(shí)候，市電電壓在160-250伏變化時(shí)，輸出電壓變化小于1.5[%]；當(dāng)負(fù)載電流從滿載到減半時(shí)，輸出電壓變化約1.5-4[%]，當(dāng)輸出短路時(shí)，輸出電流上升約1倍，因此不怕長時(shí)間短路。

恒壓變壓器是一種新型結(jié)構(gòu)的鐵磁諧振式穩(wěn)壓器，它的鐵芯結(jié)構(gòu)包括飽和磁路與不飽和磁路，它們中間用磁分路來分開，就相當(dāng)于鐵磁諧振式穩(wěn)壓器的線性電感Lg和飽和電抗器Lsx。