電力變壓器的基礎知識

一、變壓器的基本原理

當一個正弦交流電壓U1加在初級線圈兩端時，導線中就有交變電流I1併產生交變磁通ф1，它沿著鐵心穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應出互感電勢U2，同時ф1也會在初級線圈上感應出一個自感電勢E1，E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅度相近，從而限制了I1的大小。為了保持磁通ф1的存在就需要有一定的電能消耗，並且變壓器本身也有一定的損耗，儘管此時次級沒接負載，初級線圈中仍有一定的電流，這個電流我們稱為“空載電流”。

如果次級接上負載，次級線圈就產生電流I2，並因此而產生磁通ф2，ф2的方向與ф1相反，起了互相抵消的作用，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓E1減少，其結果使I1增大，可見初級電流與次級負載有密切關係。當次級負載電流加大時I1增加，ф1也增加，並且ф1增加部分正好補充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持鐵心裡總磁通量不變。如果不考慮變壓器的損耗，可以認為一個理想的變壓器次級負載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率。變壓器能根據需要透過改變次級線圈的圈數而改變次級電壓，但是不能改變允許負載消耗的功率。

二、變壓器的損耗

當變壓器的初級繞組通電後，線圈所產生的磁通在鐵心流動，因為鐵心本身也是導體，在垂直於磁力線的平面上就會感應電勢，這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合迴路併產生電流，好象一個旋渦所以稱為“渦流”。這個“渦流”使變壓器的損耗增加，並且使變壓器的鐵心發熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所產生的損耗我們稱為“鐵損”。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線，這些銅導線存在著電阻，電流流過時這電阻會消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消耗，我們稱這種損耗為“銅損”。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產生的。

由於變壓器存在著鐵損與銅損，所以它的輸出功率永遠小於輸入功率，為此我們引入了一個效率的引數來對此進行描述，η=輸出功率/輸入功率。

三、變壓器的材料

要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關的材料要有一定的認識，為此這裡我就介紹一下這方面的知識。

1、鐵心材料：

變壓器使用的鐵心材料主要有鐵片、低矽片，高矽片，的鋼片中加入矽能降低鋼片的導電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了矽的鋼片為矽鋼片，變壓器的質量所用的矽鋼片的質量有很大的關係，矽鋼片的質量通常用磁通密度B來表示，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低矽片為9000-11000，高矽片為12000-16000，

2、繞制變壓器通常用的材料有

漆包線，沙包線，絲包線，最常用的漆包線。對於導線的要求，是導電效能好，絕緣漆層有足夠耐熱效能，並且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用Q2型號的高強度的聚脂漆包線。

3、絕緣材料

在繞制變壓器中，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離，均要使用絕緣材料，一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板製作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離，繞阻間可用黃臘布作隔離。

4、浸漬材料：

變壓器繞制好後，還要過最後一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣效能、延長使用壽命，一般情況下，可採用甲酚清漆作為浸漬材料。

還有這個：

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其餘的繞組叫次級線圈。

一、分類

按冷卻方式分類：乾式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發冷卻）變壓器。

按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。

按鐵芯或線圈結構分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環型變壓器、金屬箔變壓器。

按電源相數分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。

按用途分類：電源變壓器、調壓變壓器、音訊變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈衝變壓器。

二、電源變壓器的特性引數

1、工作頻率

變壓器鐵芯損耗與頻率關係很大，故應根據使用頻率來設計和使用，這種頻率稱工作頻率。

2、額定功率

在規定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規定溫升的輸出功率。

3、額定電壓

指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大於規定值。

4、電壓比

指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓比的區別。

5、空載電流

變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流。空載電流由磁化電流（產生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成。對於50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等於磁化電流。

6、空載損耗

指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產生的損耗（銅損），這部分損耗很小。

7、效率

指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大，效率就愈高。

8、絕緣電阻

表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣效能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的效能、溫度高低和潮溼程度有關。

三、音訊變壓器和高頻變壓器特性引數

1、頻率響應

指變壓器次級輸出電壓隨工作頻率變化的特性。

2、通頻帶

如果變壓器在中間頻率的輸出電壓為U0，當輸出電壓（輸入電壓保持不變）下降到0。707U0時的頻率範圍，稱為變壓器的通頻帶B。

3、初、次級阻抗比

變壓器初、次級接入適當的阻抗Ro和Ri，使變壓器初、次級阻抗匹配，則Ro和Ri的比值稱為初、次級阻抗比。在阻抗匹配的情況下，變壓器工作在最佳狀態，傳輸效率最高。