变压器biànyāqì

改变交流电电压的设备。

变压器biàn yā qì

利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。1913年白鹏飞译述《工业常识》附录第二：“变压器，Transformer。”1913年1月12日教育部《大学规程》：“电气工学门：
❶ 数学，
❷ 力学，
❸ 应用力学……
⓯ 发电机电动机及变压器论。”◇变压机、方棚。

变压器transtormer

变换交变电压而不变换频率的一种传输电能的电气设备。是电力系统和电子设备中的重要电器之一。
变压器的主要部件为：

分类 按变压器铁心、线圈相对位置的不同，可分为芯式变压器（线圈环绕着铁心）；壳式变压器（铁心包围着线圈的一部分）。按变压器的相数，可分为单相变压器和三相变压器。按变压器的用途，可分为互感器（用于电工测量）、调压器（用于调节电压）、电焊变压器、高频变压器及脉冲变压器（用于电子设备）等。
变压器的基本原理 在略去变压器的线圈电阻、漏磁通、铁损和激磁磁势，将变压器的一次侧接于频率为f、电压为U₁的正弦交流电源；二次侧开路时，一次侧与二次侧电压之间有U₁/U₂＝N₁/N₂＝K₁₂关系，式中N₁及N₂分别为变压器一次侧及二次侧的线圈匝数；K₁₂为变压器的变比。当二次侧接入负载时，二次线圈中就有电流，一次线圈同时有电流输入，于是I₁·N₁＝I₂·N₂，即I₁/I₂＝N₂/N₁。
当变压器空载时，一次线圈的输入电流为空载电流。以冷轧硅钢片叠制的铁心，中小型变压器的空载电流一般为额定电流的2%～8%，大型的往往小于1%。变压器于空载时合闸接到电源的瞬间，由于铁心饱和与剩磁的影响，瞬时电流比稳态运行时的空载电流要大，甚至可达额定电流的数倍。空载合闸过程主要表现为主磁通变化的过渡过程，合闸瞬间电压瞬时值为零时，情况最为严重。
变压器负载时二次侧接入负载，将有电流输出，同时一次侧的电流也从空载电流增加为负载电流。因空载电流一般很小，如被略去，则一次侧电流与二次侧电流的比仍认为是与其匝数成反比。此时变压器自电源获取功率为P₁＝U₁·I₁·cosψ₁。二次侧输出功率为P₂＝U₂·I₂·cosψ₂。
变压器的二次端子被短接（稳态短接），即负载为零，二次侧端电压也为零，此时为使一次侧通过额定电流而施加的电压，称为阻抗电压，它是变压器的一个重要参数。
变压器负载运行时，二次电压将随着负载电流和负载功率因数而改变。负载时端电压与额定电压的差相当于额定电压的百分数，称为变压器的电压变动率，它是衡量变压器供电质量的指标之一。当变压器的阻抗电压百分数一定时，电压变动率主要与负载的功率因数有关。
变压器的输出功率与输入功率的比为变压器的效率。通常中小型变压器的效率约为95%～99%，大型的一般为99%以上。
变压器的联接组 电力系统广泛应用三相变压器，它的铁心是三柱芯式，共有六组线圈，一次、二次各三个，各有六个联接端子。于是一次、二次线圈可联成三角形(△)或星形(Y)。这样就有各种组合：如Y/Y或Y/Y₀;Y/△或Y₀/△;△/Y或△/Y₀及△/△等。
根据线圈端子标志与感应电势的相位关系，用时钟的时针、分针二者相对位置，比拟变压器二次与一次线电压相量的相位关系，构成了多种联接组别。为了满足需要、避免混乱，规定：Y/Y₀-12用于二次侧电压为400～230伏的配电变压器。供给动力与照明的混合负载。容量可制作到1800千伏安，高压侧的额定电压不超过35千伏；Y/△-11用于二次侧超过400伏的配电变压器。最大容量为5600千伏安，高压侧的额定电压在35千伏以下；Y₀/△-11及Y₀/Y-12用于一次侧需要中性点接地的变压器；Y/Y-12用于给三相动力负载供电的变压器。
变压器的并联运行 并联运行是两台或多台变压器的一次和二次线圈分别以端子对端子直接联接，共同运行。并联的优点：❶提高供电的可靠性；
❷根据负载调整投入并联变压器的台数，提高运行效率；
❸可减少总的设备容量。并联时的理想情况：❶并联组带负载前，各变压器间无环流；
❷负载后，各变压器按容量成比例地承担，且分担电流与总负载电流同相位。要达到理想并联运行，应满足的条件：❶各变压器的额定电压与变比要相等；
❷各变压器的联接组别要相同；
❸各变压器的短路阻抗标么值要相等，阻抗角要相同。
特殊变压器 主要有：❶脉冲变压器，主要用于计算机、电视等的脉冲电路中。用为脉冲电压幅变换、阻抗匹配、脉冲功率输出等。它能够在很广的频率范围内工作，传送非正弦脉冲而不显著改变其波形。其铁心所用材料为更薄的晶粒取向硅钢片、超高导磁率的镍铁合金等。
❷高频变压器，主要用于模拟电子电路中，它的铁心是用铁氧体制成。
❸互感器，有电压互感器及电流互感器。电压互感器的结构与一般电力变压器相似，它的二次电压为100伏，可供测量一次回路的电压，或并联功率表、瓦时表的电压回路。电流互感器是串联在一次回路中的，它的二次电流为5安，可供测量一次回路电流，或串联功率表、瓦时表的电流回路。因电流互感器的一次线圈是串联在系统的一次回路中，在使用中，它的二次线圈绝对不允许开路，若形成开路，其端子间将有很高的电压，这是危险的。

变压器bianyaqi

两个或多个匝数不等的有互感磁耦合的静止线圈的组合。它可以变换交流电压、电流和阻抗。变压器的种类很多，在这里我们只讨论铁心变压器。最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成，如图1所示。铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗，铁心由涂漆的硅钢片叠压而成；两个线圈之间没有电的联系，线圈由绝缘铜线（或铝线）绕成。一个线圈接交流电源称为原线圈（或原边），另一个线圈接用电器称为副线圈（或副边）。实际的变压器是很复杂的，不可避免地存在铜损（线圈电阻发热）、铁损（铁心发热）和漏磁（经空气闭合的磁感应线）等，为了简化讨论这里只介绍理想变压器。理想变压器成立的条件是：忽略漏磁通，忽略原、副线圈的电阻，忽略铁心的损耗，忽略空载电流（副边开路原边线圈中的电流）。例如电力变压器在满载运行时（副边输出额定功率）即接近理想变压器情况。

图 1

变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原边接在交流电源上时，铁心中便产生交变磁通，交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的。φ也是简谐函数，表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知，原、副、线圈中的感应电动势为e₁＝-N₁dφ/dt、e2=-N₂dφ/dt。式中N1、N₂为原、副线圈的匝数。由图1可知u1=-e₁,u₂＝e₂(原边物理量用下角标1表示，副边物理量用下角标2表示)，其复有效值为₁＝-₁＝jN₁ω、₂＝₂＝-_jN₂ω，令k=N₁/N₂，称变压器的变比。由上式可得₁/₂＝-N₁/N₂＝-k，即变压器原、副边电压有效值之比，等于其匝数比而且原、副边电压的位相差为π。
进而得出

U₁/U₂＝N₁/N₂

该式是中学物理的内容。
在空载电流可以忽略的情况下，有₁/₂＝-N₂/N₁，即原、副边电流有效值大小与其匝数成反比，且相位差π。
进而可得

I1/I2=N₂/N₁

这也是中学物理的内容。变压器原、副边复阻抗分别用Z′和Z表示，可以推出Z′=k²Z，式中k为变压器变比。因Z=zejᵠ故Z′=k²zejᵠ，即Z′与Z的阻抗角是一样的。上式说明变压器副边接一个复阻抗为Z的负载，使电源感到的复阻抗是Z′，所以说变压器有变换阻抗的作用。若原边电压已知，在副边所接负载确定后，则副边电流为₂＝U₂/Z，而₁＝-N2/N1，以为参考相量，可画出变压器各物理量₁、_2、1、2、1、₂的相量(设N₁/^N₂＝2)如图2所示，称为变压器的相量图。变压器带负载后，副边的功率为P₂＝cosᵠ2，或P2=(N1/N2)I₁(N2/N1)U₁cosᵠ₂。 但由图可见ᵠ₁＝ᵠ2，故P₂＝I₁U₁cosᵠ1=P₁。即理想变压器原、副边的功率相等P₁＝P₂。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗，其效率为η=P2/P1。电力变压器的效率很高，可达90%以上。

图 2

常用的几种变压器有❶小功率电源变电器。当电器设备所需电压与电源电压不同时，可通过变压器变换电压满足需要。这种变压器在电子仪器、机床及日常生活中都有广泛应用。在需要调压的场合，还可将变压器副边多设几个抽头。
❷自耦变压器。只有一个绕组的变压器。把原线圈的一部分兼作副线圈用。当抽头作成滑动抽头时，副边可连续调压，称为自耦调压器。一般情况下原边AX接单相220伏交流电源见图3，副边可在0～250伏范围内调节。自耦调压器用途很广尤其在实验室中可用它连续调压。使用自耦变压器或自耦调压器时，需注意安全问题。若此时X端接电源火线，副边电压很小，则由于副边与原边有电的联系，人站在地上（与地不绝缘）用手摸a、x哪个端线都会触电。使用自耦变压（或调压）器时地、火一定要接对。若X端接电源地线，当副边电压很小(小于36伏)时，人用手摸副边的任何一端都不会触电。自耦变压器不能做安全变压器使用。
❸仪用互感器。利用变压器扩大交流测量仪表的量程。又称仪用变压器。它分为电压互感器和电流互感器两种。

图3

电压互感器是将高电压变成低电压的降压变压器。用于高压(大于10千伏的电压)测量。电压互感器的原线圈并联在高压电路中，副线圈接入交流电压表直接测得电压U₂，根据变比k可求得U₁(U₁＝k_U2)。在实际应用中互感器副边的额定电压（最大允许电压）设计成100伏，使与互感器相连接的电压表可统一制成量程为100伏，给生产和使用都带来方便。在测量不同等级的电压时，换上不同变比k的电压互感器就可以了。使用电压互感器时必须注意两点：一是副边线圈的一端、铁心及外壳都必须可靠接地，以防原边漏电危及工作人员的安全及损坏仪表；二是副边线圈不能短路，否则互感器将因过热而烧坏。所以在电压互感器原、副线圈电路中都应安装保险丝。
电流互感器是将大电流变成小电流的变流器。它是一个升压变压器。用它扩大交流安培计的量程。电流互感器的原线圈匝数很少，只有一匝或几匝串接在待测电路中，副线圈匝数较多与交流安培计接成闭合回路。I₂由电流表直接读出，I₁由式I₁＝1/kI₂(其中k为已知)得出。电流互感器副边额定电流（最大允许电流）一般设计成5安，与电流互感器副边相连接的交流电流表的量程也统一要求为5安，从而给交流电流表的制造带来方便。根据所测电流大小的不同，可换接变比k不同的电流互感器。使用电流互感器时必须注意两点：一是副边线圈的一端、铁心及外壳必须可靠接地。二是副边不可开路。这是因为电流互感器原边串接在被测电路中，原线圈中的I₁就是被测电流，它的大小不受I₂影响。当互感器正常工作时，铁心中的磁通由原、副线圈中的电流共同产生，而原、副线圈中的电流位相差近似为π，所以铁心中的磁通量不大。若副边断开（开路）,I₂为零，但I₁并不减少，此时铁心中的磁通将是一个很大的值。磁通增大会使铁心过热而烧坏线圈的绝缘。同时这个大磁通会在副线圈中产生很大的电动势，从而在副边出现很高的电压(达1000伏左右)，将损坏仪器危及工作人员的安全。所以在任何情况下不允许在断开原边之前断开副边电路，不允许在副边安装保险丝。

变压器

一种利用电磁感应作用改变交流电压和电流的电气设备。由矽钢片迭成或卷成的铁芯和套于其上的一个或几个绕组构成。有单相和三相、芯式和壳式之分。初级绕组输入电能，次级绕组输出电能。

变压器

将某电压的交流电变换成同频率的另一电压的交流电的电气设备。由于它可以在改变电压的同时改变线路中的电流，也可称为变流器。根据调压的方式，变压器可以分为： 带有载调压装置的变压器，能够在带负荷的情况下根据电压波动的情况自动调节输出电压，并保持在允许的范围内； 固定分接头变压器，不能在带负载时调压，需要调压时必须在停电后调节电压分接头。后者适用于电网电压波动在允许范围内的情况，例如，民用建筑中的10千伏用户。同时，根据绝缘介质的不同，变压器可以分为油浸式变压器 (绝缘电压高、性能稳定、成本低，但严禁在高层民用建筑内使用)、干式变压器 (无爆炸危险，可以在高层民用建筑内使用)、气体绝缘变压器 (SF6变压器的额定电压可达150千伏，在国外应用广泛，国内近年也有使用)。

变压器

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变压器

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变压器

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变压器

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