变形金刚介绍

在本教程中,我们将看到变形金刚简要介绍。我们将学习什么是电动变压器,变压器的建设,其工作原理,变压器分类,损失和效率以及一些应用。

变形金刚介绍

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。

术语电力变压器被称为具有高功率和电压额定值的变压器。这些广泛用于发电,传输,分配和公用设施系统,以增加或降低电压电平。但是,这两种变压器中涉及的操作是相同的。所以让我们详细了解变形金刚。

什么是电动变压器?

变压器是静止装置(装置,该装置没有移动部件),其包括一个,两个或更多个绕组,其磁耦合和电隔离,有或没有磁芯。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。

电动变压器

当初级绕组通过交流电源通电时,将在变压器芯中产生交流磁通或场。该磁通量幅度取决于施加的电压幅度,电源频率和初级侧的匝数。

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。

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,芯由硅钢或薄层叠层组成,该钢叠层组装以提供用于通量的连续磁路。利用这种层压的核心涡流损耗最小化。

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。

为了更好的磁性,使用热轧晶粒定向(HRGO)钢,或冷轧谷物取向(CRGO)钢或高B(HIB)叠片。在变压器的情况下,芯是用E和I,C和I OR O形式的热轧硅钢叠片构造。

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LV绕组相比,HV绕组需要更多的绝缘来承受高电压,也需要更多的间隙到芯和身体。

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节能罐,用于提供必要的储油,使得重负载下油的压力沉降下来。当变压器中的油受加热,自然,油膨胀和收缩。在此,油经受重压,使得没有保守箱,将有可能爆裂变压器。

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。由于简单,耐用且坚固的结构,变压器需要一点维护。由于没有移动部件,变压器的效率非常高,从95%到98%。

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变压器分类

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,二次电压大于初级电压。这是由于与次级的主要线圈数量较少。这种类型的变压器用于将电压提高到更高水平。它们用于传输系统中,并且在更高的功率水平下额定值。

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

转弯比率为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HV绕组相比,易于绝缘LV绕组;因此它放置在核心上。

壳牌型变压器

在壳体型变压器中,铁芯围绕着铜绕组的相当大部分作为芯型变压器的反向壳体。在这种类型中,线圈是前缠绕的,但是是多层盘式线圈,它们以煎饼的形式伤害。这些多层盘线圈在不同层中通过纸张彼此分开。整个绕组由堆叠盘组成,并且在线圈之间,提供绝缘空间以形成水平绝缘和冷却管道。

浆膜变压器是最常用的壳牌型变压器。在壳体类型中,核心有三肢,绕组缠绕在中央肢体周围。LV和HV绕组均分成不同的线圈,其交替排列。在LV绕组之间,HV绕组夹在一起。再次降低绝缘要求,LV绕组邻近芯。这种类型的结构对于高评级变压器是优选的。

壳牌型变压器

基于供应的性质

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TF.

基于使用

  1. 电源变压器
  2. 分配变压器
  3. 仪表变压器

其他类型的变压器

根据冷却的类型,这些是分类为

  1. 自空气冷却变压器
  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。

该磁通量与初级和次级绕组都连接,因为芯为磁通量提供低磁阻路径。因此,大部分焊剂由初级绕组连杆与次级绕组产生。这被称为主通量或有用的通量。而且,与次级绕组不连接的磁通量被称为泄漏通量。大多数变压器都设计成具有较低的泄漏通量以减少损耗。

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。

为了恢复这两个之间的平衡,从电源源汲取更多电流,以便创建等效磁场以与次级字段平衡。

工作原理

由于相同的相互通量绕组绕组,所以在两个绕组的每个转弯中引起的EMF是相同的。因此,每个绕组中的总诱导的EMF必须与该绕组的匝数成比例。事实证明,在诱导的EMF和匝数之间建立了众所周知的关系。并被给予

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,磁化电流的效果表示为XO,并且有源组分或核心损耗分量的效果由非电感电阻RO表示。如图所示,ro和xo都连接在初级绕组上。该并联组合被称为在无负载条件下的等效电路。

当负载连接到次级时,电流I2开始流过次级电路并导致X2和R2上的电压降。如上所述,由于二次电流I2,初级抽出更多电流。因此,初级电流I1在R1和X1上导致相当大的掉落。

为了使计算简单,通过将次级电阻和电抗转移到初级侧,使得E2 / E1比在两个相位和幅度中不受影响,进一步简化了等效电路。

二次EMF的主要等同物是

e2'= e2 / k

其中k是转化率

类似地,辅电压的主要等同物是

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。

所以,

(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

还可以将初级电阻和电抗(或简单阻抗)转移到次级,就像次级电阻和电抗(或阻抗)转移到初级一样。让R1'和X1'是从初级转移到次级侧的电阻和电抗,然后

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。

该电路称为变压器的适当等效电路,称为初级侧。因此,通过添加串联电阻和抗距,分析变得简单。

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

这些损失包括滞后和涡流损耗。

在变压器芯中设置的磁通量是交替类型的;因此,它经历了磁化和去磁的循环。在此期间,需要适当的功率来连续逆转铁芯的基本磁体。这被称为滞后效果,并且由于这种情况下可能导致的能量损失。

滞后损失= kHB.m1.67F V Watts.

在哪里,

K.H=滞后常数

B.m=最大磁通密度

f =频率

v =核心的卷

由于变压器芯由也是良好导体的铁磁材料组成。因此,将与核心连接的磁通量诱导核心的EMF。因此,核心在核心中设置涡流,从而在核心中发生相当大的涡流损耗。

涡流损失= kE.B.m2F2T.2W /单位音量

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。

通过使用具有非常低磁钢等硅钢的高级芯材料,磁滞损耗最小化或减少。另一方面,使用层压芯最小化涡流损耗。可以通过在变压器上进行开路来测量这些常数或核心损耗。

铜损失

当它带有负载电流时,这些损耗发生在变压器的卷绕电阻中。通过添加初级和二次铜损失来获得变压器中的总铜损失。这些是通过在变压器上进行短路搁置来找到这些。

变压器中的其他损耗包括介电损耗和杂散负载损失。杂散损耗是由罐和绕组导体中的涡流产生的结果。在介电损耗发生在变压器的油和固体绝缘体中的绝缘材料中。

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变压器效率

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

=输出/(输出+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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