变压器的知识-变压器的特性/原理/分类 什么是变压器 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯） 中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成， 线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 变压器的主要功能 变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的 铁心形状一般有E型和C型铁心。变压器分类 按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。 按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片 铁芯、 C 型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。 按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。 按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。变压器的基本原理当一个正弦交流电压ui加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流11并产生交变磁通e 1,它 沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势吃，同时e 1 也会在初级线圈上感应出一个自感电势 E1， E1 的方向与所加电压 U1 方向相反而幅度相近， 从而限制了 ii的大小。为了保持磁通e 1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也 有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空 载电流”。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流12,并因此而产生磁通e2, e2的方向与e i相反， 起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压 E1 减少，其结果使 ii增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时ii增加，ei也增加， 并且e i增加部分正好补充了被e2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不 考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的 电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载 消耗的功率。变压器的损耗 当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直 于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一 个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器 的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线， 这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消 耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效 率的参数来对此进行描述，n =输出功率/输入功率。变压器的材料 要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识，为此这里我就介绍一下这 方面的知识。i 、铁心材料： 变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性， 增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的 质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片 的 B 值为 6000-8000、低硅片为 9000-11000，高硅片为 12000-16000，2、绕制变压器通常用的材料有 漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足 够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。3、绝缘材料 在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框 架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。4、浸渍材料： 变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高 绝缘性能、延长使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。电源变压器的特性参数1、工作频率 变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。2、额定功率 在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。3、额定电压 指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。4、电压比 指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。5、空载电流 变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产 生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等 于磁化电流。6、空载损耗 指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线 圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。7、效率指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。8、绝缘电阻表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料 的性能、温度高低和潮湿程度有关。音频变压器和高频变压器特性参数1、频率响应 指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。2、通频带如果变压器在中间频率的输出电压为U0,当输出电压（输入电压保持不变）下降到0.707U0时 的频率范围，称为变压器的通频带B。3、初、次级阻抗比变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配，则Ro和Ri的比值称为 初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下，变压器工作在最佳状态，传输效率最高。变压器技术知识问答1、什么是磁场?答：在磁极或任何电流回路的周围以及被磁化后的物体内外，都对磁针或运动电荷具有磁力作 用，这种有磁力作用的空间称为磁场。它和电场相似，也具有力和能的特性。2、什么是绝缘材料?主要有哪几种?答：绝缘材料又称电介质。通俗讲绝缘材料就是能够阻止电流在其中通过的材料，即不导电材 料。常用的绝缘材料有：气体：如空气、六氟化硫等。液体：如变压器油、电缆油、电容器油 等； 固体材料：包括两类，一是无机绝缘材料，如云母、石棉、电瓷、玻璃等，另一类是有机 物质，如纸、棉纱、木材、塑料等。3、什么是软磁材料?其特点、用途是什么? 答：软磁材料是指剩磁和矫顽力均很小的铁磁材料，如硅钢片、纯铁等。特点是易磁化、易去 磁且磁滞回线较窄。软磁材料常用来制作电机、变压器、电磁铁等电器的铁心。特点是不易磁化，也不易失磁，磁滞回线较宽。 硬磁材料常用来制作各种永久磁铁、扬声器的磁钢和电子电路中的记忆元件等。4、什么是涡流?在生产中有何利弊? 答：交变磁场中的导体内部(包括铁磁物质)，将在垂直于磁力线方向的截面上感应出闭合的环 行电流，称为涡流。利：利用涡流原理可制成感应炉来冶炼金属；利用涡流可制成磁电式、感应式电工仪表；电度 表中的阻尼器也是利用涡流原理制成的。弊：在电机、变压器等设备中，由于涡流存在将产生附加损耗，同时磁场减弱造成电气设备效 率降低，使设备的容量不能充分利用。5、如果说电感有阻交流电、通直流电的作用，那么电容是不是也有这一作用?若不是，它的作 用是什么?答：电容没有这种作用。电容是隔直流电，通交流电的，也就是说，当在电容两端加直流电时， 容抗无穷大，这个电路是不通的，没有电流。当在电容两端加交流电时，容抗Xc=1 / 2n fC, 电路是通的，有电流。6、什么是功率因数?提高功率因数有何重要意义?答：在交流电路中，有功功率与视在功率的比值。即P/S=COSq，叫功率因数。 意义在于：在总功率不变的条件下，功率因数越大，则电源供给的有功功率越大。这样，提高 功率因数，可以充分利用输电与发电设备。7、什么是同极性端? 答：在一个交变的主磁通作用下感应电动势的两线圈，在某一瞬时，若一侧线圈中有某一端电 位为正，另一侧线圈中也会有一端电位为正，这两个对应端称为同极性端(或同名端)。8、变压器有哪些主要部件? 答：变压器的主要部件有：(1) 器身：包括铁心、绕组、绝缘部件及引线。(2) 调压装置：即分接开关，分为无励磁调压和有载调压(3) 油箱及冷却装置。(4) 保护装置：包括储油柜、安全气道、吸湿器、气体继电器、净油器和测温装置等。(5) 绝缘套管。9、变压器的油箱和冷却装置有什么作用? 答：变压器的油箱是变压器的外壳，内装铁心、绕组和变压器油，同时起一定的散热作用。 变压器冷却装置的作用是，当变压器上层油温产生温差时，通过散热器形成油循环，使油经散 热器冷却后流回油箱，有降低变压器油温的作用。为提高冷却效果，可采用风冷、强油风冷或 强油水冷等措施。10、变压器油的作用是什么? 答：变压器油在变压器中的作用是绝缘、冷却；在有载开关中用于熄弧。 11、在变压器油中添 加抗氧化剂的作用是什么?答：减缓油的劣化速度，延长油的使用寿命。12 、变压器油为什么要进行过滤?答：过滤的目的是除去油中的水分和杂质，提高油的耐电强度，保护油中的纸绝缘，也可以在 一定程度上提高油的物理、化学性能。13、变压器采用薄膜保护的作用是什么? 答：可以密封变压器，不与空气接触，从而消除油的氧化和受潮条件，延长油的使用寿命。14、净油器的作用是什么?答：净油器的作用是吸附油中的水分、游离碳、氧化生成物等，使变压器油保持良好的电气、 化学性能。 15、呼吸器(吸湿器)的作用是什么?答：呼吸器的作用是当油温下降时，使进入油枕的空气所带潮气和杂质得到过滤。15、油枕(储油柜)的作用是什么?答：油枕的作用是：调节油量，保证变压器油箱内经常充满油；减小油和空气的接触面，防止 油受潮或氧化速度过快。16、净油器有几种类型及规格?答：净油器分为温差环流式和强制环流式两种类型。它主要由钢板焊制成筒状。其上下有滤网 式滤板，并有蝶阀与油管连接。净油器内装硅胶等吸附剂，按质量分为 35、50、100、150kg4 种。填装硅胶粒2. 8-7mm或48mm的粗孔硅胶，或填装2. 87mm棒状活性氧化铝。17、变压器套管的作用是什么?有哪些要求?答：变压器套管的作用是，将变压器内部高、低压引线弓到油箱外部，不但作为引线对地绝缘 而且担负着固定引线的作用，变压器套管是变压器载流元件之一，在变压器运行中，长期通过 负载电流，当变压器外部发生短路时通过短路电流。因此，对变压器套管有以下要求：(1) 必须具有规定的电气强度和足够的机械强度。(2) 必须具有良好的热稳定性，并能承受短路时的瞬间过热。(3) 外形小、质量小、密封性能好、通用性强和便于维修。18、用磁动势平衡原理说明变压器一次电流随二次负荷电流变化而变化。答：当二次绕组接上负载后，二次侧便有电流12,产生的磁动势I2W2使铁心内的磁通趋于改 变，但由于电源电压不变，铁心中主磁通也不改变。由于磁动势平衡原理，一次侧随即新增电 流Il,产生与二次绕组磁动势相抵消的磁动势增量，以保证主磁通不变。因此，一次电流随二 次电流变化而变化。19、变压器并联运行应满足哪些要求?若不满足会出现什么后果?答：变压器并联运行应满足以下条件：(1) 联接组标号(联接组别)相同。(2) 一、二次侧额定电压分别相等，即变比相等。(3) 阻抗电压标幺值(或百分数)相等。若不满足会出现的后果：(1) 联接组标号(联接组别)不同，则二次电压之间的相 位差会很大，在二次回路中产生很大的循环电流，相位差越 大，循环电流越大，肯定会烧