介绍了变形金刚

在本教程中,我们将简要介绍变形金刚。我们将学习什么是电力变压器,变压器的结构,它的工作原理,变压器的分类,损耗和效率以及一些应用。

介绍了变形金刚

变压器是在电气系统中发现的最常见的设备之一,其将在不同电压下操作的电路。这些通常用于从一个电压转换到另一个电压电平的AC电压转换的应用中。

基于电气设备或设备或负载的要求,可以通过在AC电路中使用变压器来减小或增加电压和电流。各种应用使用各种变压器,包括电源,仪器和脉冲变压器。

在广泛的情况下,变压器分为两种类型,即电子变压器和电力变压器。操作电压的电子变压器非常低,并且在低功率水平下额定值。这些用于消费电子设备,如电视,个人电脑,CD / DVD播放器和其他设备。

电力变压器这个术语是指具有高功率和额定电压的变压器。它们广泛用于发电、输电、配电和公用事业系统,以提高或降低电压水平。然而,这两种类型的变压器所涉及的操作是相同的。让我们来详细介绍一下变压器。亚博彩票下载

什么是电动变压器?

变压器是一种静态装置(指没有运动部件),由一个、两个或多个绕组组成,这些绕组是磁耦合的,电分离的,有或没有磁芯。它通过电磁感应原理将电能从一个电路转移到另一个电路。

连接到AC主电源的绕组称为初级绕组,绕组连接到负载或被拉出的能量被称为次级绕组。具有适当绝缘的这两个绕组缠绕在层叠芯上,该层叠芯在绕组之间提供磁路。

电力变压器

当一次绕组用交流电压源通电时,变压器铁芯内将产生交变磁通量或磁场。这个磁通量幅值取决于施加的电压幅值、电源的频率和一次侧的匝数。

该助焊剂通过核心循环,因此与次级绕组的链接。基于电磁感应原理,该磁性连接在次级绕组中引起电压。这被称为两个电路之间的互感。二次电压取决于次级的匝数以及磁通量和频率。

变压器广泛用于电力系统,以产生相同频率的电压和电流的变量值。因此,通过适当的初级和次级匝数比例所需的电压比通过变压器获得。

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变压器建设

变压器的主要部件是核心,绕组,容器或罐,衬套和保守器和散热器。

核心

对于高功率应用,变压器芯采用高渗透材料制成,为磁通量提供低磁阻路径。核心的横截面将是正方形或矩形。

通常,铁芯变压器与空气芯变压器相比提供更好的功率变换。空气核心变压器用于高频应用(高于2 kHz),而对于低频应用(低于2kHz),使用铁芯变压器。

在所有类型的变压器中,铁芯是由硅钢片或钢板叠层组成的,它们被组装起来为磁通量提供一个连续的磁路。采用这种叠片铁芯,涡流损耗最小。

这些层压板的钢板的厚度为0.35至5mm,用清漆或氧化物或磷酸盐绝缘,然后形成为芯。

热轧晶粒取向(HRGO)钢、冷轧晶粒取向(CRGO)钢或高B (HiB)层合板可获得更好的磁性能。如果是小型变压器,铁芯是用热轧硅钢片构成的,形式为E和I, C和I或O使用。

建造

绕组

通常,(两个绕组)变压器具有两个绕组,即由高级铜构成的初级和次级绕组。

绝缘的绞合导体用作承载高电流的绕组。这种绝缘体避免了与其他转弯的接触。

变压器的绕组

连接到初级绕组的电压称为初级电压,而次级的感应电压称为次级电压。如果二次电压超过主要电压,则称为升压变压器,如果较少,则称为降压变压器。因此,绕组基于电压电平指定为HV和LV绕组。

与低压绕组相比,高压绕组需要更多的绝缘来承受高电压,也需要更多的间隙到铁芯和本体。

变压器线圈可以是同心或夹层的线圈。同心线圈用​​于芯型变压器,而夹带线圈用于壳体型变压器。在同心的布置中,LV绕组放置在芯附近,并且HV绕组放置在LV绕组周围以进行低绝缘和间隙要求。用于变压器的最常用的线圈包括螺旋,夹心,圆盘和线圈。

变压器的其他必要部件是保护油箱,它提供必要的油贮存,使油在重负荷下的压力降低。当变压器中的油受到热量的影响时,油自然膨胀收缩。在这种情况下,油承受着沉重的压力,所以如果没有一个保护罐,就会有可能爆裂变压器。

衬套向输出端子提供从变压器的绕组取出的输出端子。这些可以是瓷器或冷凝器型衬套,并且基于选择的电压水平。因为简单,耐用和坚固的结构,变压器需要一点维护。由于没有运动部件,变压器的效率非常高,可能在95%到98%之间。

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变压器的分类

变压器分为几种类型取决于各种因素,包括电压额定值,施工,冷却类型,交流系统的阶段数,所用的地方等。让我们讨论一些这些类型的变压器。

基于功能

基于电压电平的转换,变压器分为两种类型。这些是升压和降压变压器。

升级变形金刚

在升压变压器中,二次电压大于一次电压。这是由于初级线圈比次级线圈的数量少。这种类型的变压器是用来把电压提高到更高的水平。这些用于传输系统,额定功率更高。

降压变压器

在降压变压器中,由于次级绕组中的匝数较少,二次电压小于初级电压。因此,这种类型的变压器用于将电压降低到电路的指定电平。大多数电源使用降压变压器将电路操作范围保持为指定更安全的电压限制。这些类型的变压器用于分配系统(电力变压器)和电子电路(电子变压器)。

应注意,变压器是可逆设备,因此它可以用作升压和降压变压器。例如,如果电路需要高电压,我们将把HV端子连接到负载,而负载或电路需要低电压,我们将将LV端子连接到负载。

盖子和降压tf

变压器的电压的比率由匝数比确定。在绕组中使用较大的匝数,较高将是其中产生的电压。因此,步骤变压器具有较少的次数,以产生低电压,并且初级开启以承受AC电源的高电压电平。

转向比率=初级电压/次级电压=初级匝数/次要转弯

匝数比VP /VS = NP /NS

基于核心建设

基于施工,变压器以绕组围绕芯的方式分为两种类型。这些类型是核心和外壳类型变压器。

核心式变压器
核心变压器

在这种类型的变压器中,绕组围绕着芯的相当大部分。通常,分配变压器是核心类型的。一些大型电力变压器是壳牌类型。

形成卷绕的圆柱形线圈,用于芯型变压器,这些线圈可以是矩形的,或椭圆形或圆形的。对于小尺寸的芯型变压器,使用具有圆形或矩形形式的圆柱形线圈的简单矩形芯。

对于大型尺寸变压器,使用具有圆形或圆柱形线圈的十字形芯。在大多数芯型变压器中,由于其机械强度而使用圆柱形线圈。这些圆柱形线圈缠绕在螺旋层中,通过布料,纸张,云母等的绝缘材料彼此绝缘。

与高压绕组相比,低压绕组易于绝缘;因此它被放置在靠近核心的地方。

壳式变压器

在壳式变压器中,铁芯包围着相当大一部分的铜绕组,作为与铁芯式变压器相反的外壳。在这种类型也,线圈是前缠绕,但是多层盘型线圈,受伤的形式煎饼。这些多层盘线圈在不同的层被纸分开彼此。整个绕组由堆叠的盘片组成,线圈之间设有绝缘空间,形成水平绝缘和冷却管道。

Berry变压器是目前最常用的壳式变压器。在壳型中,核有三个分支,缠绕在中心分支上。低压绕组和高压绕组均分为不同的线圈,线圈交替布置。低压绕组之间夹高压绕组。同样,为了降低绝缘要求,低压绕组放置在铁芯附近。这种类型的结构是高额定变压器的首选。

壳式变压器

基于供应性质

基于供应的性质,变压器可以是单个或三相变压器。单相变压器设计用于在单相系统上工作;因此,它有两个绕组来改变电压电平。它们用于配电系统的远端。与三相变压器相比,这些具有较少的额定功率。主要是核心型结构用于这种变压器。

要使用三相系统,我们需要三个单相变压器。因此,对于经济优势,考虑三相变压器三相操作。它由三个绕组或线圈组成,它们以适当的方式连接以匹配输入电压。根据负载电压要求,这种类型的变压器,初级和次级绕组以Star-Delta或Delta-Star时尚的形式连接

单相TF.

三相特遣部队

基于使用

  1. 电源变压器
  2. 配电变压器
  3. 仪表变压器

其他类型的变压器

根据冷却的类型这些被分类

  1. 自风冷式变压器
  2. 风吹冷却变压器
  3. 油填充自冷变压器
  4. 油填充水冷变压器
  5. 油填充强制油冷却变压器

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变压器的工作原理

变压器的操作基于两个线圈或绕组之间的互感原理,该线圈或绕组通过公共磁通量连接。当初级绕组随交流源供应激励时,在初级绕组中建立磁通量。

由于铁芯为磁通量提供了一个低磁阻路径,所以该磁通量与初级和次级绕组相连。因此,由一次绕组产生的大部分磁通与二次绕组连接。这被称为主通量或有用通量。而不与二次绕组相连的磁通称为漏磁通。大多数变压器设计为低漏磁以减少损耗。

根据Faraday的电磁诱导定律,这种通量连杆与初级和次级绕组均诱导其EMF。在每个绕组中诱导的该EMF与其中的匝数成比例。在初级绕组中感应的电压或EMF被称为反向EMF,其与输入电源电压相对,在没有初级电流将流动的程度上。

但是小磁化电流流过变压器的主电流。在次级绕组中感应的EMF是开路电压。如果关闭次级电路或连接负载,则次级电流开始流过它,这导致产生退磁磁通量。由于这种去磁通量,在施加的电压和反电动积之间产生不平衡。

为了恢复这两者之间的平衡,更多的电流从供电源,从而产生等效磁场,以平衡二次磁场。

操作原理

由于相同的互磁通切断两个绕组,在两个绕组的每一圈感应的电动势是相同的。因此,每个绕组中的总感应电动势必须与该绕组中的匝数成正比。这证明了在感应电动势和匝数之间建立了众所周知的关系。并且被给出为

E1 / E2 = N1 / N2

由于两个绕组的终端电压与其诱导的EMF略有不同,因此我们可以写入

V1 / V2 = N1、N2

这被称为变压器的变换比率。在升压变压器的情况下,该变换值大于统一,并且小于降压变压器中的单位。

在安培转向平衡方面,

I1N1 = I2N2

I1 / I2 = n2 / n1

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变压器等效电路

机器或设备的等效电路仅仅是与结合固定和可变电阻器和电抗的等式的解释,该等式恰好模拟或描述了机器的完整行为。

通常,可以通过使用量相图来解决与变压器的电压和电流相关的问题。但是,为了使计算容易,表示通过等效电路表示变压器非常方便。

随着直接电路理论在该等效电路中的应用,我们可以轻松找出变压器中的电流和电压。

相当于ckt.

上图示出了变压器的等效电路,其中初级和次级绕组的电阻和电抗是绕组的外部(分别示出)。无负载电流IO是磁化组件IU和活动组件IW的组合。

因此,磁化电流的影响用Xo表示,有功分量或铁芯损耗分量的影响用无感电阻Ro表示。如图所示,Ro和Xo通过一次绕组连接。这种并联组合称为空载条件下的等效电路。

当负载连接到二次电路时,电流I2开始流过二次电路,导致X2和R2上的电压下降。如上所述,由于二次电流I2,一次电流更大。所以一次电流I1在R1和X1上造成了很大的下降。

为了使计算简单,将二次电阻和电抗转移到一次侧,使等效电路进一步简化,E2/E1比在相位和幅度上都不受影响。

二次EMF的主要等同物是

e2'= e2 / k

其中k是转化率

二次端电压的一次等效值同样为

V2 ' = V2 / K

二次电流的主要等同物是

I2'= I2 / K

让R2'是致力于转移到初级侧的势,与其中产生的初级相同。所以i2'r2'是r2'主电压下降。结果结果,I2'R2'和I2R2的比率必须与N1 / N2(变频比)相同。

因此,

(I2'R2')/(I2R2)=(n1 / n2)=(1 / k)

R2'= R2×(I2 / I2')×(1 / k)

但(I2 / I2')=(n1 / n2)=(1 / k)

因此,R2 ' = R2 /K2

同样,X2 ' = X2 /K2

以相同的方式,负载电阻和电抗也可以转移到初级侧。通过所有这些传输值,变压器的精确等效电路如下所示。

等同的CKT推荐

也可以将初级电阻和电抗(或简单的阻抗)转移到次级,就像次级电阻和电抗(或阻抗)转移到初级一样。设R1′和X1′为由一次侧转移到次侧的电阻和电抗,则

r1'= k2R1.

X1 ' = K2X1

应注意,无负载电流是全负载电流的一小部分,并且E1的不同量与v1不同,因此电流I2'实际上等于I1。

因此,忽略了由于R1和X1上的NO负载电流IO引起的电压降。因此,通过将由RO和XO组成的左侧将没有负载平行的分支移位到极端左位置,进一步简化了精确的等效电路,如下图所示。

这个电路称为适当的等效电路的变压器指的是一次侧。因此,只要加上串联电阻和电抗,分析就变得简单了。

等效CKT引用没有负载换档

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变压器损失

变压器没有移动部件,因此在其中不存在机械损失。因此,变压器中的损耗被认为是电能损失。在变压器中存在两种类型的电损耗,这是核心损耗和铜损失。

核心或铁损失

这些损耗包括磁滞损耗和涡流损耗。

设置在变压器铁芯内的磁通量为交流型;因此,它经历了一个磁化和退磁的周期。在此期间,需要适当的功率来连续逆转铁芯的基本磁体。这被称为滞后效应,由于这种相当大的能量损失发生。

滞后损失= kHB.m1.67f v瓦

在哪里,

K.H=滞后常数

B.m=最大通量密度

f =频率

V =核的体积

因为变压器铁芯是由铁磁性材料组成的,铁磁性材料也是良导体。因此,与地核相连的磁通量在地核中产生电动势。因此铁芯在铁芯中设置涡流,从而在铁芯中发生相当大的涡流损失。

涡流损耗= KE.B.m2F2T.2W /单位体积

在哪里,

K.E.=涡流常数

T =核心的厚度

从上述两个等式中,应观察到固定频率的电源电压是恒定的,因此芯中的通量密度的磁通量几乎是恒定的。因此,在所有负载期间,磁滞和涡流损耗都是恒定的。因此,核心损失也称为恒定的损失。

采用硅钢等高品质磁芯材料,具有极低的磁滞回线,使磁滞损失最小化或减少。另一方面,采用叠片铁芯可减小涡流损耗。这些常量或铁芯损耗可以通过在变压器上导通开路来测量。

铜的损失

当变压器承载负载电流时,这些损耗发生在变压器的绕组电阻中。变压器的总铜损耗是通过将一次铜损耗和二次铜损耗相加得到的。这些是通过在变压器上导电短路而发现的。

变压器的其他损耗包括介质损耗和杂散负载损耗。杂散损耗是由槽内的涡流和绕组导体引起的。介质损耗发生在绝缘材料中,如变压器的油和固体绝缘。

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变压器的效率

它是在特定负载和功率因数的变压器的功率输出与电源输入的比率。

效率=输出/输入

=产量/(产量+总损失)或

=(输入 - 损耗)/输入

= 1-(损失/输入)

通常,变压器的效率在95%至98%的范围内。从上述效率方程,可以注意到效率取决于瓦特,但不在伏安额定值中。因此,在任何VOLT-AMPERE评级,变压器的效率取决于功率因数。效率在Unity功率因数中最大,并且通过计算OC和SC测试的总损耗来确定。

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变形金刚的应用

  • 升压或降低电力传输系统中的电压水平,如传输和分配系统。
  • 在变电站的情况下,在高压电路中隔离低电压电路,行业中的控制电路电路等。
  • 电流和电位变压器等仪器变压器用于保护和仪表指示系统。
  • 这些也用于阻抗匹配。

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