变压器基础知识

这是一篇关于变压器知识的思维导图，主要内容包括：二、变压器基本工作原理，一、变压器基本知识。变压器是借助于电磁感应，以相同频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。

变压器知识

• 一、变压器基本知识
  • 什么是变压器
    • 变压器是借助于电磁感应，以相同频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器；
  • 一、变压器的用途
    • 应用在电力系统中升压和降压
    • 应用在需要特种电源的工矿企业做变压；
  • 二、变压器的分类
    • 按用途分类
      • 电力变压器
      • 电炉变压器
      • 整流变压器
      • 电焊变压器
      • 试验变压器
      • 调压变压器
      • 电抗器和互感器等；
    • 按电源输出相数分类
      • 单相变压器
      • 三相变压器
    • 按冷却介质分类
      • 干式变压器
      • 油浸式变压器
      • 充气式变压器
    • 按冷却方式分类
      • 油浸自冷式变压器
      • 油浸风冷式变压器
      • 油浸强迫油循环风冷变压器
      • 油浸强迫油循环水冷却变压器
      • 干式变压器
    • 按绕组数量分类
      • 双绕组变压器
      • 三绕组变压器
      • 自耦变压器
    • 按调压方式分类
      • 无励磁调压变压器
      • 载调压变压器
    • 按铁芯结构分类
      • 心式变压器
      • 壳式变压器
    • 按中性点绝缘水平分类
      • 全绝缘变压器
      • 分级绝缘变压器
    • 按导线材料分类
      • 铜导线变压器
      • 铝导线变压器
  • 三、变压器型号及额定参数
    • 变压器型号
      • 变压器的各种分类不能包含变压器的全部特征，需要产品型号把所有的特征均表达出来。变压器产品型号是用汉语拼音的字母及阿拉伯数字组成，每个拼音和数字均代表一定含义
    • 变压器额定参数
      • 额定电压：U1n/U2n; 单位用千伏(kV)来表示，对于三相变压器额定电压均指线电压。
      • 额定电流：I1n/I2n；单位用安(A)来表示，对于三相变压器额定电流均指线电流。
      • 额定容量：也就是视在功率，单位用千伏安(kVA)来表示。变压器额定容量是变压器输出能力的保证值。变压器的额定容量与绕组的额定容量有所区别，双绕组变压器的额定容量即为绕组的额定容量;多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定，其额定容量为最大的绕组额定容量。
      • 额定频率：f。单位为赫兹(Hz)，我国工频为 50Hz。
      • 空载电流和空载损耗：当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时，其中所流通的电流称为空载电流1，通常空载电流以额定电流的百分数表示;变压器空载运行时产生的有功损耗为空载损耗P。
      • 阻抗电压和负载损耗：当变压器二次绕组短路，一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压UK，通常阻院电压以额定电压的百分数表示;此时所产生的相当于额定容量与参考温度下的损耗为负载损耗PK。
• 二、变压器基本工作原理
  • 一、电磁基本定律
    • 1、电磁感应定律
      • 设磁场中有一 N匝的线圈，当线圈交链的磁通发生变化时，线中就会产生感应电动势。如果感应电动势假定方向与交链的磁通的正方向符合右手螺旋定则，则感应的电动势为
      • 公式：e=-N(dФ/dt)
      • 符号说明：式中e— —感应电动势，V; N——线圈匝数; dФ——线圈中磁通的变化，Wb; dt——磁力线变化所需的时间，S
        • 进行伟大斗争
        • 建设伟大工程
        • 推进伟大事业
        • 实现伟大梦想
    • 2、磁感应强度（磁通密度）
      • 磁感应强度为通过垂直单位面积的磁力线数，它是用来衡量磁力线数的强弱的，
      • 其计算式可表示为：B=Ф/S
      • 式中B——磁感应强度，T; Ф——磁通，Wb: S——垂直于磁通的面积，m2
    • 3、基尔霍夫第一定律和第二定律
      • 基尔霍夫第一定律为流入节点的电流等于流出节点的电流;第二定律为在闭合回路中电位升之和等于电位降之和，这是电路的定律。由于磁与电有相似的规律，故基尔霍夫定律在磁路中同样适用。设Ф为磁路中的磁通，Rm为磁路的磁阻，F0为磁动势，应用欧姆定律则有Ф=F0/Rm;
      • 在同一磁路上有几个线圈就产生几个磁动势，磁通决定于磁动势的总和，即合成磁动势。应用基尔霍夫定律，当有两个磁动势时，合成磁动势为F0=F1+F2; 同理，电路上的串并联也可以应用到磁路中。
    • 4、楞次定律
      • 线圈中感应电动势的方向总是企图使它所产生感应电动势产生的新磁通反抗原有磁通的变化，表达式为 e=—ΔФ/Δt
  • 二、变压器的工作原理
    • 变压器的原理是电磁感应原理，是电生磁、磁生电现象的一个具体应用。以相同的频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输交流电能。变压器的基本组成部分是由绕在共同磁路上的两个或两个以上的绕组所构成的，
    • 正方向的确定
      • 为了正确表示电压、电流、磁通等量的相位关系，先规定图1-1中箭头表示的方向即为各有关量的正方向，箭头的标定按照电机学惯例。先考虑一次绕组，第一步定U的方向，当U为正时，A的电位高于X的电位;第二步定()的方向，当(I)为正时，电流从高电位点A流入变压器;第三步定中的方向，根据右手旋定则和电流正方向、绕组的绕向确定;第四步定E的方向，习惯上往往标(1)和E，为同一方向，故该图中E向下为正方向。要注意E的正方向是习惯上的标注，实际当增加时，电动势的方向应产生削磁的电流，即实际的E方向此时向上。根据例，数学表达式e--N业前面的负号就是这样得出的。现在考虑二次绕组，第一步定的方向，根据右手螺旋定律，使正电流1产生正磁通;第二步定E的方向，正电动势产生正电流;第三步定U的方向，要求电流1:自高电位点流出。此时，功率自变压器输出。
    • 电压比
      • 变压器输出电压比输人电乐低，这样的变乐器称为降压变压器
      • 变压器输出电压比输人电压高这样的变压器称为升压变压器
    • 电流比
      • 当理想变压器二次侧接负载后，二次绕组中就有电流I2；该电流有改变铁心中磁通Ф的趋势，由于U1不变，铁心中的磁通Ф也保持不变，可以增加一次侧绕组输入电流以平衡二次侧绕组所产生的磁动势。于是可得到磁路的平衡方程式为:F1+F2=F0；I1N1+I2N2=I0N1；当变压器负载较大时，I0≤I1，故可以忽路不计，则I1N1+I2N2=0;由式得出一、二次电流与匝数的数量关系为：I1/I2=N2/N1=1/K； 可见一、二次电流与匝数成反比。
    • 功率关系
      • 功率关系式：P1=U1*I1=U2*N1/N2*I2*N2/N1=U2*I2=P2；
      • 这是理想变压器的功率关系，即输人等于输出，效率是100%。实际变压器在工作过程中，铁心中会产生磁滞损耗和涡流损耗，绕组中会产生电阻损耗。另外，由于漏磁通的存在，还会产生附加损耗，都要消耗一部分功率，其结果是输出功率P，比输入功率P小，变压器的效率小于 100%。