变压器

变压器的定义

变压器是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。

变压器的基本结构

1.铁心：构成主磁路，机械骨架，由硅钢片迭成

①材料：0.35mm厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损；

②铁心结构：心式和壳式；

③迭片方式：交迭式迭装

2.线圈：导电部分，铜线或铝线

*为便于线圈和铁心绝缘，低压靠近铁心柱在里面，高压在外面；

线圈在铁心上排列方式： 同心式

交迭式

3.油箱和冷却装置：

变压器油的作用：绝缘和冷却

4.绝缘套管：用于引线

5.保护装置和其他

变压器的分类

1.    用途分：升压变压器、降压变压器；

2.    相数分：单相变压器和三相变压器；

3.    线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器；

4.    铁心结构：心式变压器和组式变压器；

5.    冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等；

容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。

按照变压器的用途分类:

a,电源型变压器：用于提供电子设备,机电设备的电源部分,作供电电源用的变压器。也是我主要知道和介绍的一类。因为我是做这一块的。。。呵呵`(如电源变压器.灯丝变压器,阳极变压器、整流变压器等.）

b，音频变压器：就是用于音频放大电路和音响设备中的变压器(如音频变压器,输入变压器,输出变压器,线间变压器.用户变压器等)

c，脉冲变压器：主要工作在脉冲电路中；(如脉冲变压器,间隙变压器,回扫变压器,交换器变压器等)

d，开关变压器：工作于开关电路中.完成电路开.关的动作.

e，特种变压器：具有某种特殊功能的变压器（如参量变压器,控制变压器,高压变压器,行推动变压器,隔离变压器,自耦变压器,恒压变压器等)其用途也可根据电路要求而加以设计）

1>按用途分类：有电力变压器、特种变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、冲击变压器、电抗器、互感器等。

2>按结构型式分类：有单相变压器、三相变压器及多相变压器。

3>按冷却介质分类：有干式变压器、液（油）浸变压器及充气变压器等。

4>按冷却方式分类：有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷方式、及水内冷式等。

5>按线圈数量分类：有自耦变压器、双绕组及三绕组变压器等。

6>按导电材质分类：有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。

7>按调压方式分类：可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。

8>按中性点绝缘水平分类：有全绝缘变压器、半绝缘（分级绝缘）变压器。

9>按铁心型式分类：有心式变压器、壳式变压器及辐射式变压器等。

在电力网中，把水力、火力及其它形式电厂中发电机组能产生的交流电压升高后向电力网输出电能的变压器称为升压变压器，火力发电厂还要安装厂用电变压器，供起动机组之用，用于降低电压的变压器称为降压变压器，用于联络两种不同电压网络的变压器称为联络变压器。将电压降低到电气设备工作电压的变压器称为配电变压器。配电前用的各级变压器称为输电变压器。

变压器的用途

现代化的工业企业广泛的采用电力作为能源，而发电厂发出的电力往往需经远距离传输才能到达用电地区。在传输的功率恒定时，传输电压越高，则所需的电流越小。因为电压降正比于电流。线损正比于电流的平方，所以用较高的输电电压可以获得较低的线路压降和线路损耗，要制造电压很高的发电机，目前技术很困难，所以要用专门的设备将发电机端的电压升高以后再输送出去，这种专门的设备就是变压器。另一方面，在受电端又必须用降压变压器将高压降低到配电系统的电压，故要经过一系列配电变压器将高压降低到合适的值以供使用。

由以上可知，变压器是一种通过改变电压而传输交流电能的静止感应电器。 在电力系统中，变压器的地位十分重要，不仅所需数量多，而且性能好，运行安全靠。

变压器除了应用在电力系统中，还应用在需要特种电源的工矿企业中。例如：冶炼用的电炉变压器，电解或化工用的整流变压器，焊接用的电焊变压器，试验用的试验变压器，交通用的牵引变压器，以及补偿用的电抗器，保护用的消弧线圈，测量用的互感器等。国际电力网

变压器的功能

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。

电力变压器作用

用于电力系统升、降电压的变压器。在企业中，电力变压器主要是将电网的高压电降压为可以直接使用的6kV或380V电压。

脉冲变压器作用

由于传输线变压器是无源设备，没有增益失真，没有微分相位失真，所以不会引入新的噪声。接入传输线变压器之后，发现脉冲干扰得到很大程度抑制，在监视器屏幕上已经完全看不到有任何干扰现象。从而说明在视频信号长距离传输中，在末端加装传输线变压器可以明显抑制杂散电磁场的干扰和交流声干扰。

电子变压器作用

电子变压器在电源技术中的作用-技术文章电子变压器在电源技术中的作用：电子变压器和半导体开关器件，半导体整流器件，电容器一起，称为电源装置中的4大主要元器件。根据在电源装置中的作用，电子变压器可以分为：

1）起电压和功率变换作用的电源变压器，功率变压器，整流变压器，逆变变压器，开关变压器，脉冲功率变压器；

2）起传递宽带、声频、中周功率和信号作用的宽带变压器，声频变压器，中周变压器；

3）起传递脉冲、驱动和触发信号作用的脉冲变压器，驱动变压器，触发变压器；

4）起原边和副边绝缘隔离作用的隔离变压器，起屏蔽作用的屏蔽变压器；

5）起单相变三相或三相变单相作用的相数变换变压器，起改变输出相位作用的相位变换变压器（移相器）；

6）起改变输出频率作用的倍频或分频变压器；

7）起改变输出阻抗与负载阻抗相匹配作用的匹配变压器；

8）起稳定输出电压或电流作用的稳压变压器（包括恒压变压器）或稳流变压器，起调节输出电压作用的调压变压器；

9）起交流和直流滤波作用的滤波电感器；

10）起抑制电磁干扰作用的电磁干扰滤波电感器，起抑制噪声作用的噪声滤波电感器；

11）起吸收浪涌电流作用的吸收电感器，起减缓电流变化速率的缓冲电感器；

12）起储能作用的储能电感器，起帮助半导体开关换向作用的换向电感器；

13）起开关作用的磁性开关电感器和变压器；

14）起调节电感作用的可控电感器和饱和电感器；

15）起变换电压、电流或脉冲检测信号的电压互感器、电流互感器、脉冲互感器、直流互感器、零磁通互感器、弱电互感器、零序电流互感器、霍尔电流电压检测器。

从以上的列举可以看出，不论是直流电源，交流电源，还是特种电源，都离不开电子变压器。有人把电源界定为经过高频开关变换的直流电源和交流电源。在介绍软磁电磁元件在电源技术中的作用时，往往举高频开关电源中的各种电磁元件为例证。同时，在电子电源中使用的软磁电磁元件中，各种变压器占主要地位，因此用变压器作为电子电源中软磁元件的代表，称它们为“电子变压器”。

接地变压器的作用

我国电力系统中，的6kV、10kV、35kV电网中一般都采用中性点不接地的运行方式。电网中主变压器配电电压侧一般为三角形接法，没有可供接地电阻的中性点。当中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压三角形仍然保持对称，对用户继续工作影响不大，并且电容电流比较小（小于10A）时，一些瞬时性接地故障能够自行消失，这对提高供电可靠性，减少停电事故是非常有效的。

由于该运行方式简单、投资少，所以在我国电网初期阶段一直采用这种运行方式，并起到了很好的作用。但是随着电力事业日益的壮大和发展，这中简单的方式已不在满足现在的需求，现在城市电网中电缆电路的增多，电容电流越来越大（超过10A），此时接地电弧不能可靠熄灭，就会产生以下后果。 1），单相接地电弧发生间歇性的熄灭与重燃，会产生弧光接地过电压，其幅值可达4U（U为正常相电压峰值）或者更高，持续时间长，会对电气设备的绝缘造成极大的危害，在绝缘薄弱处形成击穿；造成重大损失。 2），由于持续电弧造成空气的离解，拨坏了周围空气的绝缘，容易发生相间短路； 3），产生铁磁谐振过电压，容易烧坏电压互感器并引起避雷器的损坏甚至可能使避雷器爆炸；这些后果将严重威胁电网设备的绝缘，危及电网的安全运行。

为了防止上述事故的发生，为系统提供足够的零序电流和零序电压，使接地保护可靠动作，需人为建立一个中性点，以便在中性点接入接地电阻。为了解决这样的办法。接地变压器（简称接地变）就在这样的情况下产生了。

接地变压器的作用：

接地变就是人为制造了一个中性点接地电阻，它的接地电阻一般很小（一般要求小于5欧）。另外接地变有电磁特性，对正序负序电流呈高阻抗，绕组中只流过很小的励磁电流。由于每个铁心柱上两段绕组绕向相反，同心柱上两绕组流过相等的零序电流呈现低阻抗，零序电流在绕组上的压降很小。也既当系统发生接地故障时，在绕组中将流过正序、负序和零序电流。该绕组对正序和负序电流呈现高阻抗，而对零序电流来说，由于在同一相的两绕组反极性串联，其感应电动势大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。接地变的工作状态，由于很多接地变只提供中性点接地小电阻，而不需带负载。所以很多接地变就是属于无二次的。接地变在电网正常运行时，接地变相当于空载状态。但是，当电网发生故障时，只在短时间内通过故障电流，中性点经小电阻接地电网发生单相接地故障时，高灵敏度的零序保护判断并短时切除故障线路，接地变只在接地故障至故障线路零序保护动作切除故障线路这段时间内起作用，其中性点接地电阻和接地变才会通过IR= （U为系统相电压，R1为中性点接地电阻，R2为接地故障贿赂附加电阻）的零序电路。

根据上述分析，接地变的运行特点是；长是空载，短时过载。总之，接地变压器的作用就是人为的制造一个中性点，用来连接接地电阻。当系统发生接地故障时，对正序负序电流呈高阻抗，对零序电流呈低阻抗性使接地保护可靠动作。

变压器的基本原理

当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，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U2，同时ф1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I1的大小。为了保持磁通ф1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I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1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I1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I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2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。

二、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，η=输出功率/输入功率。

三、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。

1、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。