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变压器的(de)基本原理及专业名词

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来源:仪天成电力  时间:2017/12/09  阅读:

    变压器几乎在所有的电子产品中都要(yào)用到,它原理简单但根据不同的使用场合(不同的用途)变(biàn)压器的(de)绕(rào)制工艺会有所不同的要求(qiú)。变压器的功能(néng)主要有:电压变换;阻抗变换;隔离;稳压(磁饱(bǎo)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。
    一、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(biàn)电流I1并产生交(jiāo)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(jí)线圈中(zhōng)感应出互(hù)感电(diàn)势U2,同时ф1也会(huì)在(zài)初(chū)级线圈上感应(yīng)出一个自感电势E1,E1的方向与所加电压U1方向相反(fǎn)而幅度相近,从而限制了I1的大小。为(wéi)了保持磁通ф1的存(cún)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(dìng)的电流,这个电流我(wǒ)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(fāng)向与ф1相反,起了互相(xiàng)抵(dǐ)消(xiāo)的作用,使铁心中(zhōng)总的磁通量有所减少,从而使初级自感电压E1减(jiǎn)少,其结果使I1增(zēng)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(zēng)加部分正好补充了被ф2所抵消(xiāo)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(hào),可以认(rèn)为一个(gè)理(lǐ)想的变压器次(cì)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(cì)级线圈的圈数而改变次级(jí)电(diàn)压,但是不能改变允许负载消耗的功率。
    二(èr)、变压器的损耗
    当变压器的(de)初级绕组通电后,线(xiàn)圈所产生的磁通在铁心流动,因为铁心本身也是导体,在垂(chuí)直于磁力线的平面(miàn)上就会感应电(diàn)势,这(zhè)个(gè)电势在铁心(xīn)的断(duàn)面上形成闭合回路并(bìng)产生电流,好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个(gè)“涡流”使变压器的损耗增(zēng)加,并且使变压器的铁心发热(rè)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(zhì)变压器需要用大量的(de)铜线,这些铜导线存在着(zhe)电阻,电流流过时这电阻会消耗一定的功率,这部分(fèn)损耗往往变成热量而消耗,我们称这种损耗(hào)为“铜损”。所以变压器(qì)的温升主要由铁损和铜损产生的。
    由(yóu)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(shū)入功率,为此我们引入了一个效率的参数来(lái)对此进行描述,η=输(shū)出功率/输入功率。
    三、变压器的材料
    要绕(rào)制一(yī)个变压器我们(men)必须(xū)对与变(biàn)压器(qì)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(dī)钢片的导电性,增加电阻率,它可减少涡流,使其损耗减(jiǎn)少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片,变压(yā)器的质量所用的硅钢片的质量有很(hěn)大的关系,硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示,一般(bān)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(bāo)线,沙包线,丝包线,常用的漆包线(xiàn)。对于导线(xiàn)的要求(qiú),是导电性能好,绝缘漆层(céng)有足够耐热性能,并且要有一定的耐腐蚀能力。一般(bān)情况下好用Q2型(xíng)号的高强度的聚脂漆包线。
  3、绝缘材料
  在绕(rào)制(zhì)变压(yā)器中,线圈框架层间(jiān)的隔离、绕阻间的隔离(lí),均要使用绝缘材料,一般的变压器框架材料可用酚醛纸(zhǐ)板制作,层间可用聚脂薄膜(mó)或电话纸作隔离,绕阻间可用黄(huáng)腊布作隔离。
  4、浸渍材料:
  变压(yā)器绕制好后(hòu),还要过一道工序,就是浸渍绝缘漆,它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性(xìng)能、延长(zhǎng)使用寿命,一般情况下,可采用甲酚清漆作为浸渍材料。
电(diàn)工学名词解释
  1、电阻率---又叫电阻系数或叫比电阻。是衡量物质(zhì)导电性能好坏的一个物理量(liàng),以字母ρ表示,单位为欧姆*毫米平方/米。在数(shù)值上等于用那(nà)种(zhǒng)物质做的长1米截面积为1平方毫米的导线,在温度20C时的电(diàn)阻值,电阻率越大,导电性能越(yuè)低。则物(wù)质(zhì)的电阻率随温度而(ér)变化的物理量(liàng),其数值等于温度每升高1C时,电阻率的增加与原(yuán)来的电阻电阻率的(de)比值,通常以(yǐ)字母α表示,单位为1/C。
  2、电阻的温度系数----表(biǎo)示物(wù)质的电阻率随温度而变化的物理量,其数值等(děng)于温度每升高1C时,电阻率的增加量与原来的电阻率的比值,通(tōng)常(cháng)以字母α表示,单位为1/C。
  3、电导----物体传导电流的本领叫做电导。在直流电路里,电导的数值就是电阻值(zhí)的倒数,以(yǐ)字母ɡ表示,单位为欧姆。
  4、电导率----又(yòu)叫电(diàn)导系数,也是衡量物质导电性能好坏的一个物理量。大小在数值上是电(diàn)阻率的倒数,以字母γ表示,单位为米(mǐ)/欧(ōu)姆*毫米平方。
  5、电(diàn)动势----电路中因其他形式的能量转换(huàn)为电能所引起的电位差,叫做电动势或者简称电势。用字(zì)母E表示,单位为伏特(tè)。
  6、自感----当闭合回路中的电流发生变(biàn)化时,则由(yóu)这电流(liú)所产生的穿过回(huí)路本身磁通也发生变化,因此在回路中也将感应电动势(shì),这现(xiàn)象称为自感现象,这种感应电动势叫(jiào)自感电动势。
  7、互感----如果有两只线圈互相靠近,则其中只线圈中电流所产生的(de)磁通有一部(bù)分与第二(èr)只线(xiàn)圈相环链。当线圈中电流发生变化时,则其与第二(èr)只线圈环链的磁通也发生变化,在第二只线圈中产生感(gǎn)应电动势。这种现象叫做互感现(xiàn)象。
  8、电感----自感(gǎn)与互感的统(tǒng)称。
  9、感抗----交流电流过具有电(diàn)感的电路时,电感有阻碍交流电流过的作用,这种作(zuò)用叫做感(gǎn)抗,以Lx表示,Lx=2πfL.
  10、容(róng)抗----交流(liú)电流过具有电容的电路时,电(diàn)容有阻碍交流电(diàn)流过的作(zuò)用,这种作用叫做(zuò)容抗,以Cx表示,Cx=1/12πfc。
  11、脉动电流----大小随时间变化而方向不变的电流,叫做脉动(dòng)电流。
  12、振幅----交变电流(liú)在一个周期(qī)内出现的大值叫振幅。
  13、平均值(zhí)----交变电流的平均值是指在某段(duàn)时间内流过(guò)电路的总电荷与该段时间的比值。正(zhèng)弦量的平均值通常指正半(bàn)周内的平均(jun1)值,它与振幅值的关系:平均值=0.637*振幅值。
  14、有效值----在两个相同的电阻器件中(zhōng),分别通(tōng)过直流电和交流电,如果经过同一时间,它们(men)发出的热量(liàng)相等,那么就把此直流电的(de)大小作为此交流电的有效值。正弦电(diàn)流的有效值等于其大值的0.707倍。
  15、有功功率----又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个(gè)恒定值,功率在一个周(zhōu)期内的平(píng)均值叫做有功功率,它是指在电路中(zhōng)电阻部分所消耗的功率,以字母P表示,单位瓦特(tè)。
  16、视在功率----在具有电阻和电抗的电路内,电压与电流的乘积叫做视在功(gōng)率,用字母Ps来(lái)表示,单位为瓦特。
  17、无(wú)功功率----在具有电感和电容的电路里,这(zhè)些储能(néng)元件在半周期的时间里把(bǎ)电源能量变(biàn)成磁(cí)场(或电场)的能(néng)量存(cún)起来(lái),在另半周期的时间(jiān)里对已(yǐ)存的磁场(或电场)能量送还给(gěi)电(diàn)源。它们只是与电源进行能量(liàng)交换,并没有真正消耗能量。我们(men)把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用(yòng)字母Q表示,单位为芝。
  18、功率因数(shù)----在直流电路里,电(diàn)压(yā)乘电流就是有功功率(lǜ)。但在交流电路里,电压(yā)乘电(diàn)流是视在(zài)功(gōng)率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率(lǜ))将小于视在功(gōng)率。有功功率与(yǔ)视在功率之比叫做功率(lǜ)因数,以COSφ表示。
  19、相电压----三相输电线(火线)与中性线间的电(diàn)压叫相电压。
  20、线电压----三相输电线各线(火线)间的电压叫线(xiàn)电压,线电压的大小(xiǎo)为相电压的1.73倍。
  21、相量----在电(diàn)工学中,用以表示(shì)正弦量大小和相位的矢(shǐ)量叫相量,也叫做向量。
  22、磁通----磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫做磁通,以字母φ表示,单位(wèi)为麦克斯韦。
  23、磁通密(mì)度----单(dān)位面积上所通过的(de)磁通大小叫(jiào)磁通密度,以字母B表示,磁通密(mì)度(dù)和磁场感应强度在数值上是相等的。
  24、磁阻----与电阻的含义相仿(fǎng),磁阻是表示(shì)磁(cí)路对磁通所起的阻碍作用,以符号Rm表示,单位为(wéi)1/亨。
  25、导磁率----又称导磁系数,是衡量物质(zhì)的导磁性(xìng)能的一个系数,以字母μ表示,单位是亨/米。
  26、磁滞(zhì)----铁磁体在反复磁化的过程中,它的磁感应强(qiáng)度的变化总(zǒng)是滞后于它的磁场强(qiáng)度,这种现象叫磁滞。
  27、磁滞回(huí)线----在磁场中(zhōng),铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲(qǔ)线来表示,当磁化磁场作周期的变化时,铁磁体中的(de)磁(cí)感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线,这条闭(bì)合线叫做磁滞回线如图1。
  28、基(jī)本磁化曲线----铁磁体的磁滞回线的(de)形状是与磁感应强度(或磁场强度)的大值有关,在画磁滞回线时,如果对磁感应强度(或磁场强度)大值取不同的数值,就得(dé)到一系列的(de)磁(cí)滞回线,连接这些回(huí)线顶点(diǎn)的曲线叫基本磁化曲(qǔ)线。
  29、磁滞损耗----放在交变磁场中的铁磁体,因(yīn)磁滞现象而产生一些功率损耗,从而使铁磁体发热,这种损耗叫(jiào)磁滞损耗。
  30、击(jī)穿---绝缘物质在电场(chǎng)的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。
  31、介电常数---又叫介质常数,介电(diàn)系数或电容率,它是表示绝缘能力特(tè)性的(de)一个系数,以字母ε表示,单(dān)位为法/米。
  32、电磁感应---当环链着某一导体的磁通发生(shēng)变化时,导体内就(jiù)出现电(diàn)动势,这种现象叫电(diàn)磁感应(yīng)。
  33、趋(qū)肤效(xiào)应---又(yòu)叫集肤效应,当高频电流通过导体时,电流将集中在导体表面流通,这种现象叫趋肤(fū)效应。

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