? ? ? ?變壓器工作原理

　　變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成，如圖所示。

　　鐵心的作用是加強(qiáng)兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內(nèi)渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈（或原線圈），另一個線圈接用電器稱為次級線圈（或副線圈）。實際的變壓器是很復(fù)雜的，不可避免地存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）和漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線）等，為了簡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、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線圈開路原線圈線圈中的電流）。例如電力變壓器在滿載運(yùn)行時（副線圈輸出額定功率）即接近理想變壓器情況。

　　變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的原線圈接在交流電源上時，鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的，φ也是簡諧函數(shù)，表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，原、副線圈中的感應(yīng)電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1，U2=e2（原線圈物理量用下角標(biāo)1表示，副線圈物理量用下角標(biāo)2表示），其復(fù)有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2，稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k，即變壓器原、副線圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為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、副線圈電流有效值大小與其匝數(shù)成反比，且相位差π。

　　進(jìn)而可得

　　I1/ I2=N2/N1

　　理想變壓器原、副線圈的功率相等P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實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(dá)90%以上。

　　變壓器的主要分類

　　1、按相數(shù)分：

　　1）單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。

　　2）三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。

　　2、按冷卻方式分：

　　1）干式變壓器：依靠空氣對流進(jìn)行自然冷卻或增加風(fēng)機(jī)冷卻，多用于高層建筑、高速收費(fèi)站點用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。

　　2）油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。

　　3、按用途分：

　　1）電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。

　　2）儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護(hù)裝置。

　　3）試驗變壓器：能產(chǎn)生高壓，對電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗。

　　4）特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器、電容式變壓器、移相變壓器等。

　　4、按繞組形式分：

　　1）雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個電壓等級。

　　2）三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個電壓等級。

　　3）自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。

　　5、按鐵芯形式分：

　　1）芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。

　　2）非晶合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料，空載電流下降約80%，是節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低地方。

　　3）殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；或用于電子儀器及電視、收音機(jī)等的電源變壓器。

　　干式變壓器的型號含義

　　例如，（SCB10－1000KVA／10KV／0.4KV）：

　　S的意思表示此變壓器為三相變壓器，如果S換成D則表示此變壓器為單相。

　　C的意思表示此變壓器的繞組為樹脂澆注成形固體。

　　B的意思是箔式繞組，如果是R則表示為纏繞式繞組，如果是L則表示為鋁繞組，如果是Z則表示為有載調(diào)壓（銅不標(biāo)）。

　　10的意示是設(shè)計序號，也叫技術(shù)序號。

　　1000KVＡ則表示此臺變壓器的額定容量（1000千伏安）。

　　10KV的意思是一次額定電壓，0.4KV意思是二次額定電壓。

　　電力變壓器型號說明

　　變壓器的型號通常由表示相數(shù)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組線芯等材料的符號，以及變壓器容量、額定電壓、繞組連接方式組成。請問下列電力變壓器型號代號含義是什么？

　　D S J L Z SC SG JMB YD BK（C） DDG

　　D-單相 S-三相 J-油浸自冷 L-繞組為鋁線 Z-又載調(diào)壓 SC-三相環(huán)氧樹脂澆注 SG-三相干式自冷 JMB-局部照明變壓器 YD-試驗用單相變壓器 BK（C） -控制變壓器（C為C型鐵芯結(jié)構(gòu)） DDG-單相干式低壓大電流變壓器

　　表1：變壓器的型號和符號含義

　　注：電力變壓器后面的數(shù)字部分：斜線左邊表示額定容量（千伏安）；斜線右邊表示一次側(cè)額定電壓（千伏）。

　　例如1：SJL-1000/10，為三相油浸自冷式鋁線、雙線圈電力變壓器，額定容量為1000千伏安、高壓側(cè)額定電壓為10千伏

　　電力變壓器的型號表示方法：基本型號+設(shè)計序號--額定容量（KVA）/高壓側(cè)電壓

　　例如2：S7-315/10變壓器

　　即三相（S）銅芯10KV變壓器，容量315KVA，設(shè)計序號7為節(jié)能型.

　　互感器的工作原理

　　在供電用電的線路中，電流相差從幾安到幾萬安，電壓相差從幾伏到幾百萬伏。線路中電流電壓都比較高，如直接測量是非常危險的。為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流電壓，使用互感器起到變流變壓和電氣隔離的作用。 顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級的（如5等）。隨著時代發(fā)展，電量測量大多已經(jīng)達(dá)到數(shù)字化，而計算機(jī)的采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴(kuò)大儀表量程。）

　　電流互感器原理線路圖微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作，變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。繞組N1接被測電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組）；繞組N2接測量儀表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組）。

　　微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n