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變壓器的基本原理及專業名(míng)詞

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來(lái)源:儀天成(chéng)電力(lì)  時間(jiān):2017/12/09  閱(yuè)讀:

    變(biàn)壓器(qì)幾乎在所(suǒ)有的電子産品中都(dōu)要用到,它原理(lǐ)簡單(dān)但根(gēn)據不(bú)同的使用(yòng)場合(不同(tóng)的用(yòng)途(tú))變(biàn)壓器的繞(rào)制工(gōng)藝會有所不同(tóng)的要求。變(biàn)壓器的功能主要有(yǒu):電(diàn)壓變換;阻抗(kàng)變(biàn)換;隔離;穩壓(磁飽(bǎo)和(hé)變(biàn)壓器)等,變(biàn)壓器(qì)常用的(de)鐵心形(xíng)狀一(yī)般有e型和(hé)c型鐵(tiě)心。
    一、變壓(yā)器的基(jī)本原理(lǐ)
    當一個正弦交(jiāo)流電壓(yā)u1加在初(chū)級線(xiàn)圈(quān)兩端時,導線(xiàn)中就(jiù)有交變電(diàn)流i1并産生(shēng)交變磁(cí)通(tōng)ф1,它沿着鐵(tiě)心(xīn)穿過初(chū)級線圈和次級線(xiàn)圈(quān)形成閉合(hé)的磁(cí)路。在(zài)次級(jí)線圈(quān)中(zhōng)感(gǎn)應出(chū)互感電(diàn)勢(shì)u2,同時ф1也會在(zài)初(chū)級線(xiàn)圈上感應出一個自(zì)感電勢e1,e1的(de)方向與所(suǒ)加電(diàn)壓u1方(fāng)向(xiàng)相反而(ér)幅度(dù)相(xiàng)近(jìn),從而(ér)限制(zhì)了i1的(de)大小(xiǎo)。為了保持磁(cí)通ф1的存(cún)在就需要(yào)有一定的(de)電能(néng)消耗,并(bìng)且變壓器本身也有一(yī)定的(de)損耗,盡管(guǎn)此時次級沒接(jiē)負載,初級線圈(quān)中仍有一(yī)定的(de)電流,這個電流(liú)我們稱為“空載(zǎi)電流”。
    如果次級(jí)接上(shàng)負(fù)載,次級(jí)線圈(quān)就産生電(diàn)流i2,并因(yīn)此(cǐ)而産(chǎn)生磁(cí)通ф2,ф2的方(fāng)向(xiàng)與ф1相反,起了互相抵消(xiāo)的作用,使鐵心中(zhōng)總的(de)磁通(tōng)量有所減(jiǎn)少,從而使初級自感(gǎn)電(diàn)壓(yā)e1減少(shǎo),其結果使(shǐ)i1增大,可見(jiàn)初級電流與次(cì)級負載有(yǒu)密切(qiē)關系。當次(cì)級負(fù)載(zǎi)電(diàn)流加(jiā)大時(shí)i1增(zēng)加,ф1也增(zēng)加,并(bìng)且ф1增加部(bù)分(fèn)正(zhèng)好補充了(le)被ф2所抵消的那部分磁通(tōng),以保(bǎo)持鐵心裡(lǐ)總磁(cí)通量(liàng)不變(biàn)。如果不考慮(lǜ)變(biàn)壓器的損(sǔn)耗,可以認(rèn)為一個(gè)理(lǐ)想的(de)變壓器次級負(fù)載消(xiāo)耗的功率也就(jiù)是初級從(cóng)電源取得(dé)的電功率。變壓(yā)器能(néng)根據需(xū)要(yào)通過(guò)改變(biàn)次級(jí)線圈的圈(quān)數而改變(biàn)次級電壓,但(dàn)是(shì)不能(néng)改變允許(xǔ)負載(zǎi)消耗的功(gōng)率。
    二、變壓器的損耗
    當變壓器(qì)的初級繞組通(tōng)電後,線圈(quān)所産生的磁通(tōng)在鐵(tiě)心流(liú)動,因(yīn)為鐵(tiě)心本身(shēn)也是導(dǎo)體,在垂直(zhí)于磁(cí)力線的(de)平面上(shàng)就會感(gǎn)應電勢(shì),這個電勢在鐵(tiě)心的斷面上形(xíng)成閉合(hé)回路(lù)并産生電流(liú),好象一個旋(xuán)渦所以(yǐ)稱為(wéi)“渦流(liú)”。這個(gè)“渦流”使變(biàn)壓器(qì)的損耗增加(jiā),并(bìng)且使變壓(yā)器的鐵心(xīn)發熱變壓(yā)器的溫升(shēng)增加(jiā)。由“渦流(liú)”所(suǒ)産生(shēng)的損耗我們稱(chēng)為“鐵損”。另外要(yào)繞制變壓(yā)器需(xū)要用(yòng)大量的銅(tóng)線(xiàn),這些銅導線(xiàn)存在着電阻,電(diàn)流流過時(shí)這電(diàn)阻會(huì)消耗一定(dìng)的功率,這部分(fèn)損耗往往變成(chéng)熱量而消(xiāo)耗,我們稱這(zhè)種(zhǒng)損耗(hào)為“銅損”。所(suǒ)以變壓器的溫升主(zhǔ)要(yào)由鐵損和銅(tóng)損産生的。
    由于(yú)變壓器存(cún)在着鐵損與(yǔ)銅損,所(suǒ)以它的輸(shū)出功(gōng)率永遠小于輸(shū)入功(gōng)率,為此我(wǒ)們引(yǐn)入了一個(gè)效率(lǜ)的參數來對此進行描述,η=輸出功率/輸入功率。
    三、變壓器(qì)的材(cái)料
    要繞制(zhì)一個(gè)變(biàn)壓器我們必須對(duì)與變(biàn)壓(yā)器(qì)有關的材(cái)料要有一(yī)定的(de)認識,為此這裡我就介(jiè)紹一下(xià)這方面的知識(shí)。
  1、鐵心材料(liào):
  變壓(yā)器使用的(de)鐵心材料主要有鐵片、低矽片,高矽(xī)片,的鋼片(piàn)中加入矽能降低鋼(gāng)片的導電(diàn)性,增(zēng)加電(diàn)阻率(lǜ),它可(kě)減少渦(wō)流(liú),使其(qí)損耗(hào)減少。我們(men)通(tōng)常稱為加了(le)矽的(de)鋼片為(wéi)矽(xī)鋼片,變壓器的(de)質量所用的矽(xī)鋼片(piàn)的質(zhì)量有(yǒu)很(hěn)大的關系,矽(xī)鋼片的質量通(tōng)常用磁通密度(dù)b來表示(shì),一般黑鐵片(piàn)的b值為6000-8000、低(dī)矽(xī)片為9000-11000,高(gāo)矽片(piàn)為12000-16000,
  2、繞制變壓器(qì)通常用(yòng)的(de)材料(liào)有
  漆包線,沙包(bāo)線,絲包線,常用(yòng)的漆(qī)包線。對于(yú)導線的要(yào)求,是導電性能(néng)好,絕(jué)緣漆層有足夠(gòu)耐熱性能,并且(qiě)要(yào)有一定(dìng)的耐(nài)腐蝕(shí)能力。一(yī)般(bān)情況下好(hǎo)用q2型(xíng)号的(de)高強(qiáng)度的(de)聚脂漆包(bāo)線。
  3、絕(jué)緣材料
  在(zài)繞制(zhì)變壓器(qì)中,線圈(quān)框架(jià)層(céng)間的隔(gé)離、繞(rào)阻間(jiān)的隔(gé)離,均(jun1)要使用絕(jué)緣(yuán)材(cái)料,一般的(de)變壓器框架(jià)材料可用酚(fēn)醛紙闆制作(zuò),層間可(kě)用聚脂薄(báo)膜或(huò)電話(huà)紙作隔離(lí),繞阻間可(kě)用黃臘布作隔(gé)離。
  4、浸漬材料:
  變(biàn)壓器(qì)繞制好後,還要(yào)過(guò)一道工序,就(jiù)是浸(jìn)漬絕(jué)緣漆(qī),它能增強變壓(yā)器的(de)機械(xiè)強度(dù)、提高絕緣(yuán)性能(néng)、延長(zhǎng)使用壽命(mìng),一般情況下,可(kě)采用(yòng)甲酚清漆作為浸漬材料(liào)。
電工(gōng)學名詞解(jiě)釋
  1、電阻率---又叫(jiào)電阻(zǔ)系(xì)數(shù)或叫比電阻。是(shì)衡量(liàng)物質(zhì)導(dǎo)電性能(néng)好壞的一(yī)個物(wù)理量(liàng),以字母ρ表(biǎo)示,單位為(wéi)歐(ōu)姆*毫米平方/米。在數值上(shàng)等于用那種(zhǒng)物質做的(de)長1米截面(miàn)積為(wéi)1平方(fāng)毫米(mǐ)的導(dǎo)線,在(zài)溫度(dù)20c時的(de)電阻值(zhí),電阻率(lǜ)越大,導電性能越低。則物質的(de)電阻率随溫度(dù)而變化的(de)物理(lǐ)量,其數值(zhí)等于溫度(dù)每升(shēng)高1c時(shí),電(diàn)阻率的增加(jiā)與原來的(de)電阻(zǔ)電阻率(lǜ)的比值,通常(cháng)以(yǐ)字母α表示,單位為1/c。
  2、電阻的溫度系數----表(biǎo)示物質的電(diàn)阻(zǔ)率随溫度而變化的物理量,其(qí)數值等于溫度(dù)每升(shēng)高1c時(shí),電阻(zǔ)率的增(zēng)加(jiā)量(liàng)與(yǔ)原來的電(diàn)阻率(lǜ)的比值(zhí),通(tōng)常以(yǐ)字母α表(biǎo)示,單位(wèi)為1/c。
  3、電導----物體傳(chuán)導電流的本領(lǐng)叫做(zuò)電導(dǎo)。在直(zhí)流電路(lù)裡(lǐ),電導(dǎo)的數(shù)值就是電(diàn)阻值的(de)倒(dǎo)數,以(yǐ)字母(mǔ)ɡ表示,單位(wèi)為歐姆(mǔ)。
  4、電(diàn)導率(lǜ)----又叫(jiào)電(diàn)導系數(shù),也是衡量物質導電(diàn)性能好壞(huài)的一個物(wù)理量。大小(xiǎo)在(zài)數(shù)值上是電阻(zǔ)率的倒(dǎo)數,以字(zì)母γ表示(shì),單位為米(mǐ)/歐姆(mǔ)*毫米(mǐ)平(píng)方(fāng)。
  5、電動(dòng)勢----電路中因其(qí)他形(xíng)式(shì)的能量(liàng)轉換(huàn)為(wéi)電(diàn)能所(suǒ)引起的電位差(chà),叫做電動(dòng)勢或者簡稱電勢。用字母(mǔ)e表(biǎo)示,單位(wèi)為伏特(tè)。
  6、自(zì)感----當(dāng)閉合回路中的(de)電流發生變化時,則由這(zhè)電流所産生(shēng)的穿過(guò)回路(lù)本身(shēn)磁通(tōng)也發生變化,因(yīn)此在回(huí)路中也(yě)将感應電(diàn)動勢(shì),這現(xiàn)象稱為自(zì)感現象,這種感(gǎn)應電動勢叫自感電(diàn)動勢。
  7、互感(gǎn)----如果有兩隻線圈互相靠近,則(zé)其中隻線圈(quān)中電流(liú)所産生(shēng)的磁(cí)通有一部分與第二隻線圈相(xiàng)環鍊。當線圈(quān)中電流發(fā)生變化(huà)時,則其(qí)與第二隻線圈環鍊的磁通也發生變化,在第(dì)二隻線(xiàn)圈中産生(shēng)感應電(diàn)動勢(shì)。這種現象叫(jiào)做互感(gǎn)現象(xiàng)。
  8、電感(gǎn)----自感與互(hù)感的統稱。
  9、感抗----交流(liú)電流過具(jù)有電感的電(diàn)路時,電(diàn)感有阻礙(ài)交流電流過的作用(yòng),這種作用(yòng)叫做(zuò)感抗(kàng),以lx表(biǎo)示,lx=2πfl.
  10、容(róng)抗----交(jiāo)流電流過具有(yǒu)電(diàn)容的電(diàn)路時,電容有阻(zǔ)礙交(jiāo)流電流過的(de)作用(yòng),這種作用叫做容抗(kàng),以(yǐ)cx表示,cx=1/12πfc。
  11、脈動電流(liú)----大小随時間變(biàn)化而(ér)方向(xiàng)不變的電(diàn)流,叫做脈(mò)動電流(liú)。
  12、振幅----交(jiāo)變電流在一個(gè)周期内出現的(de)大值(zhí)叫振幅。
  13、平(píng)均值(zhí)----交(jiāo)變(biàn)電流(liú)的平均值是(shì)指在某段時(shí)間内流過電(diàn)路的總(zǒng)電荷與該(gāi)段時(shí)間(jiān)的(de)比值(zhí)。正弦(xián)量的平均值通(tōng)常指正半周内(nèi)的平均(jun1)值(zhí),它與(yǔ)振幅(fú)值的關系:平(píng)均(jun1)值=0.637*振幅值(zhí)。
  14、有效值----在(zài)兩個相同的電(diàn)阻器件中(zhōng),分别通過(guò)直流(liú)電和交流(liú)電,如果經過同(tóng)一時(shí)間(jiān),它們發(fā)出的熱量相等,那麼就把(bǎ)此直(zhí)流電(diàn)的(de)大小作(zuò)為此交流(liú)電的(de)有效值。正弦電(diàn)流的有效值等(děng)于其(qí)大(dà)值(zhí)的0.707倍(bèi)。
  15、有功功率----又叫(jiào)平均功率(lǜ)。交流(liú)電的瞬時功率不是一(yī)個恒定(dìng)值,功率在(zài)一個周期内的平均(jun1)值(zhí)叫做有(yǒu)功功(gōng)率,它是指在電路中電阻部分所消(xiāo)耗(hào)的功率(lǜ),以字母p表示,單位瓦(wǎ)特。
  16、視在功(gōng)率----在(zài)具有電阻(zǔ)和電(diàn)抗(kàng)的(de)電路(lù)内,電壓與(yǔ)電流(liú)的乘積(jī)叫做視(shì)在功(gōng)率,用(yòng)字母ps來表示,單位(wèi)為(wéi)瓦特。
  17、無功(gōng)功率(lǜ)----在具有(yǒu)電感和(hé)電容的電(diàn)路裡,這些儲能元件(jiàn)在半周期(qī)的時(shí)間裡(lǐ)把電源能量變成磁場(或(huò)電場(chǎng))的能(néng)量存(cún)起(qǐ)來(lái),在另半周期的(de)時間裡對(duì)已存的磁(cí)場(或電場(chǎng))能量送還(hái)給電源(yuán)。它(tā)們隻是與電源進行(háng)能量交(jiāo)換(huàn),并沒(méi)有真正消耗能(néng)量。我們把(bǎ)與電源交(jiāo)換能量的(de)速率(lǜ)的振幅值叫做無功功率(lǜ)。用字母q表(biǎo)示,單(dān)位為(wéi)芝(zhī)。
  18、功率因(yīn)數----在直流(liú)電路(lù)裡,電壓(yā)乘電流(liú)就是有功(gōng)功率(lǜ)。但在交流電路(lù)裡,電壓(yā)乘電流是視(shì)在(zài)功率,而能起到作功的(de)一部(bù)分功率(即有功功率)将小(xiǎo)于視在功(gōng)率。有(yǒu)功功(gōng)率與視在(zài)功(gōng)率(lǜ)之比叫做(zuò)功率(lǜ)因數,以cosφ表示。
  19、相(xiàng)電壓(yā)----三相(xiàng)輸電線(xiàn)(火(huǒ)線)與(yǔ)中性(xìng)線間的電(diàn)壓(yā)叫(jiào)相電壓。
  20、線(xiàn)電壓----三相輸電線各(gè)線(xiàn)(火(huǒ)線)間的電壓叫(jiào)線電(diàn)壓,線(xiàn)電壓的大(dà)小為相電壓的(de)1.73倍。
  21、相(xiàng)量----在(zài)電工學中,用以(yǐ)表示正弦量(liàng)大小和(hé)相位的矢量叫(jiào)相量,也叫(jiào)做向(xiàng)量。
  22、磁通----磁感應強度與垂直于磁場方向的面(miàn)積的乘(chéng)積(jī)叫做(zuò)磁通,以(yǐ)字母φ表(biǎo)示,單位為麥克(kè)斯韋(wéi)。
  23、磁通(tōng)密度(dù)----單位面(miàn)積上所(suǒ)通過(guò)的磁通大(dà)小叫(jiào)磁通密度(dù),以字(zì)母b表示,磁(cí)通密度和(hé)磁場(chǎng)感應強(qiáng)度在數(shù)值上是相(xiàng)等的。
  24、磁阻----與電(diàn)阻的(de)含義相(xiàng)仿(páng),磁阻是表示磁(cí)路對(duì)磁通所起的阻礙作(zuò)用(yòng),以符号(hào)rm表示,單位為1/亨(hēng)。
  25、導磁率(lǜ)----又稱導(dǎo)磁系數,是(shì)衡量(liàng)物質的導磁性能的一個系數,以字母μ表示,單(dān)位是亨/米。
  26、磁滞(zhì)----鐵磁(cí)體在(zài)反複(fú)磁化(huà)的過程中(zhōng),它的(de)磁感應強(qiáng)度的變化總是(shì)滞後于它(tā)的磁場強度,這種現象叫磁(cí)滞。
  27、磁滞(zhì)回線----在(zài)磁場中,鐵磁(cí)體的磁感(gǎn)應強(qiáng)度與(yǔ)磁場(chǎng)強度的關系可用曲線來表示,當磁化磁場作(zuò)周期的變化時,鐵磁(cí)體中的磁感應(yīng)強度與磁(cí)場強(qiáng)度的(de)關系(xì)是一(yī)條閉合線(xiàn),這條(tiáo)閉(bì)合線叫(jiào)做磁滞回(huí)線如圖1。
  28、基本磁(cí)化曲(qǔ)線----鐵磁體(tǐ)的磁(cí)滞回(huí)線的形狀(zhuàng)是與磁感應強度(或(huò)磁場強度(dù))的大值有(yǒu)關,在畫磁滞(zhì)回線時(shí),如果對磁感應強度(或磁場強(qiáng)度)大(dà)值取(qǔ)不同(tóng)的數值,就得到(dào)一系列的磁滞(zhì)回線(xiàn),連接這些回線頂點(diǎn)的曲線叫基本磁化(huà)曲線。
  29、磁滞(zhì)損耗(hào)----放在交變磁場(chǎng)中的鐵磁體,因(yīn)磁滞現(xiàn)象而産(chǎn)生一(yī)些功(gōng)率(lǜ)損耗,從(cóng)而使鐵磁(cí)體發熱,這種損(sǔn)耗叫(jiào)磁滞損耗(hào)。
  30、擊穿---絕緣物質(zhì)在電(diàn)場的作用下發生劇烈放(fàng)電或(huò)導(dǎo)電(diàn)的現(xiàn)象叫擊穿(chuān)。
  31、介電(diàn)常數(shù)---又叫(jiào)介質(zhì)常數,介(jiè)電(diàn)系數(shù)或電容(róng)率,它是(shì)表示絕(jué)緣(yuán)能力(lì)特性(xìng)的一(yī)個系數,以字母(mǔ)ε表示(shì),單位為法(fǎ)/米。
  32、電(diàn)磁感(gǎn)應---當環鍊(liàn)着某(mǒu)一(yī)導體的磁通(tōng)發生變化時(shí),導體内就出(chū)現電動勢,這種現象叫電磁感(gǎn)應。
  33、趨膚(fū)效應---又(yòu)叫集(jí)膚效應,當(dāng)高頻電流(liú)通過(guò)導體時(shí),電流将(jiāng)集中在導體表面流通,這種現(xiàn)象叫趨膚效應。

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