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📜  变形金刚——定义、类型、工作、应用

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:37.006000             🧑  作者: Mango

变形金刚——定义、类型、工作、应用

直流电 (DC) 仅沿一个方向传播，但交流电 (AC) 是一种有时会切换方向并随时间不断改变其幅度的电流。交流电是公司和消费者将厨房用具、电视、风扇和电灯插入墙壁插座时使用的电力类型。

另一方面，手电筒的电池是一种常见的直流电源。缩写 AC 和 DC 通常分别用于表示交流电和直流电和电压。大多数电力电路中最常见的交流电波形是正弦波，其正半周期对应于正电流方向，反之亦然。在特定应用中，例如吉他放大器，使用不同的波形，例如三角波或方波。通过电线传输的音频和无线电信号是交流电的其他示例。在各种交流电中，声音（音频）或图片（视频）等信息有时通过交流载波信号的调制来传递。这些电流通常具有比电力传输电流更高的频率。

变压器

变压器类型

根据工作电压，主要有两种类型的变压器。以下是其中一些：

  • 降压变压器：使用降压变压器将初级电压转换为次级输出两端的较低电压。降压变压器初级侧的绕组数量多于次级侧。因此，总次级绕组与初级绕组的比率将始终小于 1。

  • 升压变压器：升压变压器的次级电压从低初级电压升高。由于这种变压器初级绕组的匝数比次级绕组的匝数少，因此初级绕组与次级绕组的比将大于1。

变压器的工作原理

如上图所示，变压器包含一个磁芯，在该磁芯上适当放置了两组绕组，称为初级和次级。当其中一个绕组连接到交流电源时，它会在另一个绕组上感应出一个电动势，该电动势与主线圈和次级线圈的匝数成正比。

变压器零件

下面列出了不同的变压器部件。

  • 核心：它们中的大多数是由温和的铁制成的。它支持初级和次级绕组，并为电磁通量提供低电阻通道。它是通过堆叠优质的软铁薄板制成的。为防止涡流损耗，每张薄片都由薄绝缘层隔开。
  • 绕组：变压器的每一相都包含两组绕组。初级绕组（馈入电源电流的绕组匝数）和次级绕组（馈入电源电流的绕组匝数）是两种类型（从中获取输出的绕组匝数） .主绕组的电压高于次级绕组，称为高压（HV）绕组，而另一个称为低压（LV）绕组。
  • 绝缘：变压器最关键的方面是适当的绝缘。变压器可能因绝缘故障而严重损坏。为了变压器的稳定性和耐用性，适当的绝缘是必不可少的。变压器使用合成材料、纸、棉、绝缘油和其他材料进行绝缘。
  • 油箱：变压器的主油箱有两个用途：
    • 铁芯和绕组受到保护，不受雨水和灰尘等因素的影响。
    • 它用作油箱以及所有其他变压器附件的支撑。
  • 变压器油：大多数大型变压器都浸没在油中。变压器油增加了导体之间的绝缘，改善了线圈的散热，并具有故障检测能力。变压器油通常由烃类矿物油制成。
  • 储油柜：储油柜位于变压器油箱和套管上方。一些变压器储油柜包含一个橡胶囊。当变压器加载时，环境温度升高，导致变压器内部油量增加。变压器的储油柜有足够的空间容纳增加的变压器油。它还用作用于绝缘建筑物的油库。
  • 呼吸器：所有带有储油柜的油浸式变压器都包括它。它有助于保护油免受潮湿。
  • 散热器和风扇：变压器中损失的大部分功率都以热量的形式消散。散热器和风扇有助于散发变压器产生的热量并提供故障保护。大多数干式变压器由自然空气冷却。

理想变压器

完美的变压器没有损耗。不存在漏磁、绕组中的欧姆电阻和铁芯中的铁损。

理想变压器的 EMF 方程

令 N p是主绕组的匝数，而 N s是次级绕组的匝数。

当向变压器的主线圈提供交流电压时，产生的电流会产生连接次级线圈并产生电动势的交变磁通量。次级线圈的匝数决定了这个电动势的值。考虑一个理想的（无损）变压器，其初级线圈电阻为零（线圈上没有电压降），并且磁芯中的所有磁通都连接初级和次级绕组。当电压 V p传递到初级线圈时，由于初级线圈中的电流，令 为在时间 t 时铁芯中每一匝的磁链。

然后计算匝数为 N s的次级中的感应电动势或电压 (ε s )。

ε s =–N s x dφ/dt –(1)

此外，交变磁通主要产生反向电动势。就是这个。

ε p =–N p x dφ/dt –(2)

对于理想变压器，ε p =V p

近似地，如果次级是开路或从中汲取的电流适中，则ε s =V s 。

次级线圈两端的电压为 V s 。因此，等式 (1) 和 (2) 可以写成

V s =–N s x dφ/dt –(3)

V p =–N p x dφ/dt –(4)

从等式（3）和（4），我们有

V s / V p =N s / N p –(5)

以下三个假设用于得到上述关系：

  • 初级和次级线圈的电阻是微不足道的。
  • 与初级和次级线圈的磁通连接是相同的，或者很少有磁通从磁芯逸出。
  • 次级电流是微不足道的。

如果变压器完美或 100% 高效（无能量损失），则输入和输出功率将相等。

i p V p =i s V s –(6)

结合等式（5）和（6），我们有

i p /i s =V s /V p =N s /N p =K –(7)

匝数比 K 在前面的等式中定义。如果次级线圈的匝数比初级线圈多，就是这种情况（N s >N p ），电压升高（V s >V p ）。升压变压器是这种设置的名称。降压变压器是次级线圈的匝数少于初级线圈的变压器（N s p ）。

变压器损耗

我们在前面的方程中使用了理想变压器（没有任何能量损失）。但是，由于以下原因，在真正的变压器中确实会发生一些能量损失：

  • 漏磁：由于磁芯会漏出一些磁通量，因此初级线圈产生的磁通量并非全部流向次级线圈。这是由于磁芯设计不当或磁芯中存在气孔造成的。可以通过将初级线圈和次级线圈相互缠绕来降低它。如果核心设计良好，它也可以降低。
  • 绕组电阻：由于用于绕组的导线具有一定的电阻，因此绕组中产生的热量会浪费能量。通过使用具有高导电物质的粗线，可以在大电流、低电压绕组中缓解这些问题。
  • 涡流：交变磁通量在铁芯中产生涡流，通过加热导致能量损失。通过使用叠片铁芯，减少了冲击。
  • 磁滞损耗：在每个交流周期中，交变磁场使铁芯的磁化反向。由于磁滞损耗，磁芯中的能量损失以热的形式出现，通过采用磁滞损耗低的磁性材料可以将其最小化。

变压器的应用

以下是变压器的一些最常见的用途：

  1. 提高或降低交流电路中的电压电平，以确保电路中各种电气元件的正确运行。
  2. 它阻止直流从一个电路流向另一个电路。
  3. 它将两个独立的电路分开。
  4. 在进行输配电之前，必须提高发电厂的电压水平。

示例问题

问题1：什么是变压器？

回答：

问题二：变压器有哪些应用？

回答：

问题3：22KVA、2200V/220V单相变压器次级线圈匝数为50，求初级匝数。忽略变压器中的各种损耗。

回答：

问题4：23KVA、2200V/220V单相变压器次级线圈匝数为60，求初级满载电流

回答：

问题5：25KVA、2200V/220V单相变压器次级线圈匝数为70，求次级满载电流

回答：

问题6：什么是升压变压器？

回答：