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变压器的变压原理

变压器是利用电磁感应原理制成的静止电气设备。它能将某电压值的交流电变换成同频率的所需电压值的交流电,以满足高压输电、低压供电及其他用途的需要。

变压器的一次绕组通电后在铁心中产生一个正弦交变磁通Φ,该磁通又在一次、二次绕组中感应出电动势E1和E2。当二次绕组接有负载Zfz时,就会输出电压U2和电流I2,这就是变压器传输电能的过程。变压器的工作原理实际上就是利用电磁感应原理,把一次的电能传送给二次的负载,如图4-1所示。

变压器的效率- - 般很高,电力变压器可达95%以变压器容量越大,效率越高,巨型电力变压器可达99%以上,所以,陀来传递电能既方便又经济。在电能的输送过程中,总是把电压提高,因为传输-定的电功率,电压越高,电流也就越小。这样,既可以节省导线(因为截面积可减小其他架设费用,又可以减少送电时导线上的损耗(P损=I平方×R)。

发电机的输出电压不可能很高,通常为3.15kV、 6.3kV、10.5kV,远远达不到高压输电线路的电压110kV、220kV、330kV、500kV或765 kV,这就需要通过变压器来升压。而电能被送到用电区后,又要通过降压变压器来降压,这种升降往往要经过多次才能满足要求。大型动力设备用电电压为10kV、6kV、3 kV,小型动力设备和照明用电电压为380 V、220 V,潮湿和不安全处用电电压为36 V、24 V、12 V和6 V,这些不同电压等级的电源一般是通过变压器取得的。所以,变压器在电力系统中的用量是很大的。据统计,在电力系统中每1 kW发电机功率需配备5~8 kVA容量的变压器。

电力系统中使用的电力变压器,可分为升压、降压和配电变压器。简单电力系统如图4-2所示。电力变压器运行电压高、容量大。除此之外,还可做成具有稳压、陡降、移相、改变波形等特性的变压器。用在测量系统中的仪用变压器,可以测大电流、高电压;用于实验室的自耦变压器,可任意调节电压;用于焊接的电焊变压器,具有陡降输出特性;用于电子扩音电路的变压器,可进行阻抗匹配;脉冲变压器可以传送脉冲波等。

变压器的种类很多,按相数分为单相、三相、多相变压器;按冷却方式分为千式、油浸式和充气式变压器;按用途分为电力变压器和专用变压器,如电炉变压器、电焊变压器、仪用变压器、整流变压器等。

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