完整的电气变压器基础和理论




电气变压器是电力系统中最常用的电机。无论是在交流网络的电力传输和分配中,变压器都有强制性使用。

电气变压器的基础知识

什么是变压器

变压器是一种电机,可通过两个电路或两个以上电路之间的电压和电流进行变化,转换不变的电能和频率。
所以变形金刚:

  • 不修改主从设备之间的功率。
  • 不修改交流电流或电压的频率。
  • 仅修改电压和电流。

变压器国际标准清单

  • IEC 60076-8电源变压器 - 应用指南。IEC(国际电工委员会)。
  • iec60050(421):1990,国际电工词汇(IEV) .第421章:电力变压器和电抗器
  • IEC 60354:1991,灌装电力变压器装载指南
  • IEC 60722:1982,电力变压器和电抗器的雷电冲动和切换脉冲测试指南。
  • IEC 60905:1987,干式电力变压器装载指南。
  • IEC 61378-1:1997,转换器变压器 - 第1部分:工业应用的变压器

使用变压器

[1]更改电压和电流水平

现代交流传输技术要求电压更高,如11kV,33kV,133kV,232kV。这是最小化传输损耗并使传输线较轻,因此需要更少的铜。另一方面,消费者端部电压电平为400,200,120等。变压器用于升压或降压电压电平。潜在的变压器也用于一些保护和测量目的。。要更改当前水平更改的电流级别,在某些保护中需要,并指定的测量仪器是当前变压器。

[2]提供电流隔离

一些变压器用于隔离两个电路(无物理连接),而是通过电磁感应保持能量传递。这样,这种方式都可以彼此安全地保持不同的电位。

[3]提供阻抗匹配

电源在变压器初级和次级中不变,仅更改电压和电流。这些可用于将负载的阻抗转换为不同的电平。r = v / i,现在说v = 200,i = 10然后r = 20ohm;对于v = 100,i = 20然后r = 5ohm。在这两种情况下,功率是相同的2000WATT,但阻抗变化。根据最大功率传输,当阻抗匹配时,定理最大功率传输。因此,受阻匹配主要用于音频系统,其中扬声器和手机的阻抗是不匹配的。

电气变压器的类型

[1]通过电压变化

  • 步进增加二次电压,因此次级电流降低。
  • 步骤降低二次电压,因此增加二次电流。

[2]通过申请

  • 电力变压器-用于发电厂(发电)到配电网之间。专为承受输电和发电网络中较高的应力和故障而设计。
  • 配电变压器 - 用于初级或二级分销网络。由于它在消费者结束 - 专为连续服务而设计的可变负载需求。
  • 相移变压器 - 以控制两个传输线之间的有功功率的量流。
  • 牵引式变压器-在电力轨道服务中用于从架空电力电缆向轨道或有轨电车供电的变压器。
  • 整流变压器或HVDC(高压直流变压器)-这种类型的电力变压器用于有交流网络的高压直流网络。高压直流变压器是(a)普通变压器+整流电路(将交流转换为直流)的一次或二次组合;或(b)普通变压器+逆变器电路(将直流转换为交流)在一次或二次。

[3]冷却类型

  • 液体型变压器油用作二电介质,也用作冷却介质。变压器芯浸没在变压器油中。这种类型的变压器具有低成本,具有环境影响的缺点(变压器油不是环境友好的环境)以及火灾危险的可能性。
  • 干式变压器-干式变压器采用铝和树脂作为结构材料。这两种材料都具有高的介电强度和自冷却性能。为了减少环境污染和火灾危险,客户更频繁地指定干式变压器。此外,需要的空间更少,需要的土建工作更少。干式变压器价格昂贵。

电气变压器理论和概念

[1]变压器如何工作

变压器作为静态设备使用法拉德电磁感应法的电磁感应原理。在这种情况下,没有运动来获得恒定通量和导体之间的相对运动。而是在变压器中,通量不是固定的或恒定的,但变化以获得相对效果。
变压器通过电磁诱导将能量从初级转移到次级。这些初级和次级绕组通过相互磁通量耦合。变压器行动的本质只需要将两个绕组连接的时变的相互助焊剂存在。

交流电压与初级线圈相连。这些在线圈中产生通量。由于电压是交变的或时变的,所产生的磁通也一样。当这些时变磁通通过次级线圈或绕组时,在次级绕组中产生感应电压。
  • 变压器是根据法拉第电磁感应定律的理论工作的。
  • 主要的重要因素是保持主转数和次转数之间的控制差异。

[2]如何从初级绕组转移到变压器中的次级绕组

转移的净能量对于初级电路和次级电路相同(丢弃损耗并考虑到所有初级磁通量与次级电路相关联。)。
变压器的一次功率和二次功率是一样的,只是一次电压和二次电流不同而已。此外,其他参数如频率保持不变之间的初级和次级绕组。

[3]变压器公式

vp =初级电压,IP =初级电流,NP =初级转弯数。
Vs=二次电压,Is=二次电流,Ns=二次匝数。
(np / ns)=(vp / vs)=(是/ IP)

[4]如何在主和次级之间更改电压和电流

电压从初级到次级的变化是由线圈转弯初级和中学的变异。随着变压器在法拉第的归纳定律上工作,我们可以通过以下方式描述变压器的电压和电流变化。

首先,我们认为主电路的所有通量都涉及辅助电路。这是没有磁通量的损失,这是现实变压器现代设计的情况。

1.电压的变化现在随着磁通量恒定,法拉第公式剩下的是匝数(n)和电压(v)。关系是“电压随匝数比例地变化。“因此,增加转数,电压将增加。减少匝数电压的数量将减少。

2.当前的变化根据电压和电流关系,电压和电流与反向相关。如果增加电压,则电流将减少,反之亦然。
通过适当地比例,可以获得初级和次级匝数的数量,几乎任何所需的电压比或变换比例。

变压器最重要的因素是初级和次级匝数之间的差异。这种差异定义了变压器功能额定值。

变压器建设

变压器的基本施工

基本变压器具有最简单的初级绕组套装,次级绕组套和芯。核心是将磁通量从初级绕组传递到次级绕组的介质。通常使用铁芯,因为它具有更高的磁通量的渗透性。它意味着在铁上的铁中更好地转移,与磁通量相同,或者在铁芯中更好地通过空气。

为什么变压器中有铁芯而不是空气核心

时变的相互助焊剂将变压器中的初级和次级绕组链接。要求大多数磁通量被限制在连接绕组的明确高渗透性路径。现在有空气矿石,它是不可能的,但有铁的核心或其他铁磁性材料耦合有效完成。因为铁芯中的大部分焊剂限制在连接绕组的明确,高渗透性路径上。
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变压器中的铁芯

由于铁芯也受变压器磁通变化的影响,铁芯中存在一定的感应电压。这个电压被称为涡流电压,结果在铁芯中产生了一个叫做涡流的电流。这些结果导致了堆芯的升温。用实心铁芯,涡流很大。

为了避免这种实心铁芯不被使用。薄铁芯层压使其不导电。然后将这一薄层的铁芯由几层堆叠起来,得到完整的铁芯结构。改性后的铁芯在保持磁性不变的前提下,涡流减小。

为了减少核心中的涡流引起的损耗,磁路通常由一堆薄型层压组成。
变压器铁芯材料-
  • 硅钢成本低,核心损耗低,高通量密度高的渗透率(1.0至1.5吨)。
  • 被称为铁氧体的压缩粉末铁磁性合金 - 用于在高频和低能量水平的通信电路中使用的小型变压器的核心。

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