变压器的构造和作业原理
变压器的通常构造如图1所示,由闭合铁心和高压、低压绕组等几个首要有些构成。
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图1 变压器的构造 (a) 心式(b) 壳式 |
图2所示的是变压器的原理图。为了便于剖析,咱们将高压绕组和低压绕组别离画在两头。与电源相连的称为一次绕组(旧称为初绕组、原绕组),与负载相连的称为二次绕组(旧称为次级绕组、副绕组)。一次、二次绕组的匝数别离为N1和N2。
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图2 变压器的原理图 |
当一次绕组接上沟通电压时,一次绕组中便有电流转过。一次绕组的磁通势
发作的磁通绝大有些经过铁心而闭合,然后在二次绕组中感应出电动势,假定二次绕组接有负载,那么二次绕组中就有电流
经过。二次绕组的磁通势
也发作磁通,其绝大有些也经过铁心而闭合。因而铁心中的磁通是一个由一次、二次绕组的磁通势一同发作的构成磁通,它称为主磁通,用Φ标明。主磁通穿过一次绕组和二次绕组而在其间感应出的电动势别离为
和
。此外,一次、二次绕组的磁通势还别离发作漏磁通
和
(仅与本绕组相链),然后在各自的绕组中别离发作漏磁通电动势
。
上述的电磁联络可标明如下:
下面别离谈论变压器的电压改换、电流改换及阻抗改换。
(1) 电压改换
由基尔霍夫电压规矩,对一次绕组电路可列出与沟通铁心线圈电路相同的电压方程
也由于电阻压降和漏磁电动势较小,与主磁电动势比照起来,能够疏忽不计。所以
,
依据,的有用值为
(1)
同理,对二次绕组电路可列出
感应电动势的有用值为
(2)
在变压器空载时
式中是空载时二次绕组的端电压。
一次、二次绕组的电压之比为
(3)
式中,K称为变压器的变比,亦即一次、二次绕组的匝数之比。可见,当电源电压必守时,只需改动匝数比,就可得出纷歧样的输出电压
。
变比在变压器的铭牌上注明,它标明一次、二次绕组的额定电压之比,例如“6000/400 V”(K=15)。这标明一次绕组的额定电压(即一次绕组上应加的电源电压),二次绕组的额定电压
。所谓二次绕组的额定电压是指一次绕组加上额定电压时二次绕组的空载电压。由于变压器有内阻抗压降,所以二次绕组的空载电压通常应较满载时的电压高5%~十%。
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图4三相变压器 |
要改换三相电压可选用三相变压器(图4)。图中,各相高压绕组的始端和结尾别离用,
,
和
,
,
标明,低压绕组则用
,
,
和
,
,
,标明。
图5所举的是三相变压器联接的两例,并示出了电压的改换联络。
Y/Y0联合的三相变压器是供动力负载和照明负载共用的,低压通常是400V,高压不逾越35kV,Y/Δ联合的变压器,低压通常是十kV,高压不逾越60kV。
高压侧联接成Y形,相电压只需线电压的,能够下降每相绕组的绝缘恳求;低压侧联接成Δ形,相电流只需线电流的1/
,能够减小每相绕组的导线截面。
SL7-500/十是三相变压器类型的一例,其间S——三相,L——铝线,7——方案序号,500——500kV·A,十——高压侧电压十kV。
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图5 三相变压器的联接法举例 |
(2) 电流改换
由可见,当电源电压U1和频率f不变时,E1和
也都近于常数。即是说,铁心中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时是差不多安稳的。因而,有负载时发作主磁通的一次、二次绕组的构成磁通势(
)应当和空载时发作主磁通的一次绕组的磁通势
差不多持平,即
如用向量标明,则为
(4)
变压器的空载电流是励磁用的。由于铁心的磁导率高,空载电流是很小的。它的有用值
在一次绕组额定电流
的十%以内。因而
与
比照,常能够疏忽。所以式(4)可写成
(5)
由上式可知,一次、二次绕组的电流联络为
(6)
上式标明变压器一次、二次绕组的电流之比近似等于它们的匝数比的倒数。可见,变压器中的电流尽管由负载的巨细断定,可是一次、二次绕组中的电流的比值是差不多不变的;由于当负载增大时,和
跟着增大,而
也有必要相应增大,以赔偿二次绕组的电流和磁通势对主磁通的影响,然后坚持主磁通的最大值近于不变。
变压器的额定电流和
是指按规矩作业办法(长时接连作业或短时作业或间歇作业)作业时一次、二次绕组容许经过的最大电流,它们是依据绝缘资料容许的温度断定的。
二次绕组额定电压与额定电流的乘积称为变压器的额定容量,即
(单相)
它是视在功率(单位是V·A),与输出功率(单位是W)纷歧样。
(3) 阻抗改换
变压器除了能起比改换电压和改换电流的效果外,它还有改换负载阻抗的效果,以完毕“匹配”。
在图5(a)中负载阻抗模|Z|接在变压器二次侧,而图中的点画线框有些能够用一个阻抗模来等效替代。所谓等效,即是输入电路的电压、电流和功率不变。即是说,直接接在电源上的阻抗模
和接在变压器二次侧的负载阻抗模|Z|是等效的。两者的联络可经过下面核算得出。
依据式(3)和式(6)可得出
由图5可知
,
代入得
(7)
匝数比纷歧样,负载阻抗模|Z|折算到(反映到)一次侧的等效阻抗模也纷歧样。咱们能够选用纷歧样的匝数比,把负载阻抗模改换为所需要的、比照适宜的数值。这种做法通常称为阻抗匹配。
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(a) | (b) |
图5 负载阻抗的等效改换 |
在图5中,沟通讯号源的电动势为E,内阻为R0,负载电阻为RL。当RL折算到一次侧的等效电阻时,变压器的匝数比应为
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