電力變壓器是利用電磁感應定律把一種電壓等級的交流電能轉換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能。大連電力系統施工變壓器工作原理圖當原邊繞組接到交流電源時(shí),繞組中便有交流電流流過(guò),并在鐵心中產(chǎn)生與外加電壓頻率相同的磁通,這個(gè)交變磁通同時(shí)交鏈著(zhù)原邊繞組和副邊繞組。原、副繞組的感應分別表示為則變比k:表示原、副繞組的匝數比,也等于原邊一相繞組的感應電勢與副邊一相繞組的感應電勢之比。 改變變壓器的變比,就能改變輸出電壓。但應注意,變壓器不能改變電能的頻率。
電力變壓器的分類(lèi)
變壓器的種類(lèi)很多,可按其用途、相數、結構、調壓方式、冷卻方式等不同來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。
按用途分類(lèi):升壓變壓器、降壓變壓器;
按相數分類(lèi):?jiǎn)蜗嘧儔浩骱腿嘧儔浩鳎?/p>
按線(xiàn)圈數分類(lèi):雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器;
按鐵心結構分類(lèi):心式變壓器和殼式變壓器;
按調壓方式分類(lèi):無(wú)載(無(wú)勵磁)調壓變壓器、有載調壓變壓器;
按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分類(lèi):油浸式變壓器和干式變壓器等;
按容量大小分類(lèi):小型變壓器、中型變壓器、大型變壓器和特大型變壓器。
變壓器由鐵芯(或磁芯)和線(xiàn)圈組成,線(xiàn)圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線(xiàn)圈,其余的繞組叫次級線(xiàn)圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡(jiǎn)單的鐵心變壓器由一個(gè)軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個(gè)匝數不等的線(xiàn)圈構成。
鐵心的作用是加強兩個(gè)線(xiàn)圈間的磁耦合。為了減少鐵內渦流和磁滯損耗,鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個(gè)線(xiàn)圈之間沒(méi)有電的聯(lián)系,線(xiàn)圈由絕緣銅線(xiàn)(或鋁線(xiàn))繞成。一個(gè)線(xiàn)圈接交流電源稱(chēng)為初級線(xiàn)圈(或原線(xiàn)圈),另一個(gè)線(xiàn)圈接用電器稱(chēng)為次級線(xiàn)圈(或副線(xiàn)圈)。
實(shí)際的變壓器是很復雜的,不可避免地存在銅損(線(xiàn)圈電阻發(fā)熱)、鐵損(鐵心發(fā)熱)和漏磁(經(jīng)空氣閉合的磁感應線(xiàn))等,為了簡(jiǎn)化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是:忽略漏磁通,忽略原、副線(xiàn)圈的電阻,忽略鐵心的損耗,忽略空載電流(副線(xiàn)圈開(kāi)路原線(xiàn)圈線(xiàn)圈中的電流)。
例如電力變壓器在滿(mǎn)載運行時(shí)(副線(xiàn)圈輸出額定功率)即接近理想變壓器情況。變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止用電器。當變壓器的原線(xiàn)圈接在交流電源上時(shí),鐵心中便產(chǎn)生交變磁通,交變磁通用φ表示。
原、副線(xiàn)圈中的φ是相同的,φ也是簡(jiǎn)諧函數,表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應定律可知,原、副線(xiàn)圈中的感應電動(dòng)勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線(xiàn)圈的匝數。
由圖可知U1=-e1,U2=e2(原線(xiàn)圈物理量用下角標1表示,副線(xiàn)圈物理量用下角標2表示),其復有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,稱(chēng)變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即變壓器原、副線(xiàn)圈電壓有效值之比,等于其匝數比而且原、副線(xiàn)圈電壓的位相差為π。
進(jìn)而得出:U1/U2=N1/N2
在空載電流可以忽略的情況下,有I1/ I2=-N2/N1,即原、副線(xiàn)圈電流有效值大小與其匝數成反比,且相位差π。
進(jìn)而可得I1/ I2=N2/N1
理想變壓器原、副線(xiàn)圈的功率相等P1=P2。說(shuō)明理想變壓器本身無(wú)功率損耗。實(shí)際變壓器總存在損耗,其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高,可達90%以上。