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 变压器

变压器的原理
   当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时,导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1,它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2,同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1,E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近,从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗,并且变压器本身也有一定的损耗,尽管此时次级没接负载,初级线圈中仍有一定的电流,这个电流我们称为“空载电流”。
  如果次级接上负载,次级线圈就产生电流I2,并因此而产生磁通ф2,ф2的方向与ф1相反,起了互相抵消的作用,使铁芯中总的磁通量有所减少,从而使初级自感电压E1减少,其结果使I1增大,可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加,ф1也增加,并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通,以保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗,可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压,但是不能改变允许负载消耗的功率。

常用变压器的种类及特点
  一般常用变压器的分类可归纳如下:
(1)按相数分:
(a)单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。
(b)三相变压器:用于三相系统的升、降电压。


(2)按冷却方式分:
(a)干式变压器:依靠空气对流进行冷却,一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。
(b)油浸式变压器: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:
(a)电力变压器:用于输配电系统的升、降电压。
(b)仪用变压器:如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。
(c)试验变压器:能产生高压,对电气设备进行高压试验。
(d)特种变压器:如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。

(4)按绕组形式分:
(a)双绕组变压器:用于连接电力系统中的两个电压等级。
(b)三绕组变压器:一般用于电力系统区域变电站中,连接三个电压等级。
(c)自耦调压器:用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

隔离变压器
   隔离变压器属于安全电源,一般用来机器维修保养用起保护、防雷、滤波作用。

隔离变压器原理
   隔离变压器的原理和普通变压器的原理是一样的。都是利用电磁感应原理。隔离变压器一般是指1:1的变压器。由于次级不和地相连。次级任一根线与地之间没有电位差。使用安全。常用作维修电源。
   隔离变压器不全是1:1变压器。控制变压器和电子管设备的电源也是隔离变压器。如电子管扩音机,电子管收音机和示波器和车床控制变压器等电源都是隔离变压器。如为了安全维修彩电常用1比1的隔离变压器。隔离变压器是使用比较多的,在空调中也是使用的。
一般变压器原、副绕组之间虽也有隔离电路的作用,但在频率较高的情况下,两绕组之间的电容仍会使两侧电路之间出现静电干扰。为避免这种干扰,隔离变压器的原、副绕组一般分置于不同的心柱上,以减小两者之间的电容;也有采用原、副绕组同心放置的,但在绕组之间加置静电屏蔽,以获得高的抗干扰特性。
静电屏蔽就是在原、副绕组之间设置一片不闭合的铜片或非磁性导电纸,称为屏蔽层。铜片或非磁性导电纸用导线连接于外壳。有时为了取得更好的屏蔽效果,在整个变压器,还罩一个屏蔽外壳。对绕组的引出线端子也加屏蔽,以防止其他外来的电磁干扰。这样可使原、副绕组之间主要只剩磁的耦合,而其间的等值分布电容可小于0.01pF,从而大大减小原、副绕组间的电容电流,有效地抑制来自电源以及其他电路的各种干扰。

自耦变压器
   自耦变压器是指它的绕组是初级和次级是在同一调绕组上的变压器。根据结构还可细分为可调压式和固定式。
自耦变压器在一个闭合的铁芯上绕两个或以上的线圈,当一个线圈通入交流电源时(就是初级线圈),线圈中流过交变电流,这个交变电流在铁芯中产生交变磁场,交变主磁通在初级线圈中产生自身感应电动势,同时另外一个线圈(就是次级线圈)中感应互感电动势。通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈端电压,实现电压的变换,一般匝数比为1.5:1~2:1。因为初级和次级线圈直接相连,有跨级漏电的危险。所以不能作行灯变压器。

自耦变压器的工作原理
1自耦变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器.升压和降压用不同的抽头来实现.比共用线圈少的部分抽头电压就降低.比共用线圈多的部分抽头电压就升高.
2其实原理和普通变压器一样的,只不过他的原线圈就是它的副线圈,一般的变压器是左边一个原线圈通过电磁感应,使右边的副线圈产生电压``,自耦变压器是自己影响自己
3自耦变压器是只有一个绕组的变压器,当作为降压变压器使用时,从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组;当作为升压变压器使用时,外施电压只加在绕组的—部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组,自耦变压器的其余部分称为串联绕组,同容量的自耦变压器与普通变压器相比,不但尺寸小,而且效率高,并且变压器容量越大,电压越高.这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大,自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用.

  三相自耦变压器由电磁感应的原理可知,变压器并不要有分开的原绕组和副绕组,只有一个线圈也能达到变换电压的目的.
普通变压器的原,副绕组是互相绝缘的,只用磁的联系而没有电的联系,依线圈组数的不同,这种变压器又可分为双圈变压器或多圈变压器.由电磁感应的原理可知,并不要有分开的原绕组和副绕组,只有一个线圈也能达到变换电压的目的.
自耦变压器最大特点是,副绕组是原绕组的一部分,或原绕组是副绕组的一部分.
自藕变压器原,副绕组的电流方向和普通变压器一样是相反的.

自耦变压器的特点
   (1)由于自耦变压器的计算容量小于额定容量.所以在同样的额定容量下,自耦变压器的主要尺寸较小,有效材料(硅钢片和导线)和结构材料(钢材)都相应减少,从而降低了成本。有效材料的减少使得铜耗和铁耗也相应减少,故自耦变压器的效率较高。同时由于主要尺寸的缩小和质量的减小,可以在容许的运输条件下制造单台容量更大的变压器。但通常在自耦变压器中只有k≤2时,上述优点才明显。
   (2)由于自耦变压器的短路阻抗标幺值比双绕组变压器小,故电压变化率较小,但短路电流较大。
   (3)由于自耦变压器一、二次之间有电的直接联系,当高压侧过电压时会引起低压侧严重过电压。为了避免这种危险,一、二次都必须装设避雷器,不要认为一、二次绕组是串联的,一次已装、二次就可省略。
  (4)在一般变压器中。有载调压装置往往连接在接地的中性点上,这样调压装置的电压等级可以比在线端调压时低。而自耦变压器中性点调压侧会带来所谓的相关调压问题。因此,要求自耦变压器有载调压时,只能采用线端调压方式。

自耦变压器的应用
   自耦变压器在不需要初、次级隔离的场合都有应用,具有体积小、耗材少、效率高的优点。常见的交流(手动旋转)调压器、家用小型交流稳压器内的变压器、三相电机自耦减压起动箱内的变压器等等,都是自耦变压器的应用范例。

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