變壓器的簡介　　變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩壓（磁飽和變壓器）;自耦變壓器；高壓變壓器（干式和油浸式）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯，XED型，ED型CD型。

　　變壓器按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、 全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗干擾變壓器、防雷變壓器、箱式變電器試驗變壓器轉角變壓器 大電流變壓器勵磁變壓器。

　　變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導線之線圈，並且彼此以電感方式稱合一起。當一交流電流(具有某一已知頻率)流於其中之一組線圈時，於另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓，而感應的電壓大小取決於兩線圈耦合及磁交鏈之程度。

　　一般指連接交流電源的線圈稱之為「一次線圈」(Primary coil);而跨於此線圈的電壓稱之為「一次電壓.」。在二次線圈的感應電壓可能大於或小於一次電壓，是由一次線圈與二次線圈間的「匝數比」所決定的。因此，變壓器區分為升壓與降壓變壓器兩種。

　　大部分的變壓器均有固定的鐵芯，其上繞有一次與二次的線圈。基於鐵材的高導磁性，大部分磁通量局限在鐵芯裡，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵芯二者間緊密地結合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數比相同。因此，變壓器之匝數比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標。由於此項升壓與降壓的功能，使得變壓器已成為現代化電力系統之一重要附屬物，提升輸電電壓使得長途輸送電力更為經濟，至於降壓變壓器，它使得電力運用方面更加多元化，可以這樣說，沒有變壓器，現代工業實無法達到目前發展的現況。

電子變壓器除了體積較小外，在電力變壓器與電子變壓器二者之間，並沒有明確的分界線。一般提供50Hz電力網絡之電源均非常龐大，它可能是涵蓋有半個洲地區那般大的容量。電子裝置的電力限制，通常受限於整流、放大，與系統其它組件的能力，其中有些部分屬放大電力者，但如與電力系統發電能力相比較，它仍然歸屬於小電力之範圍。

隔離變壓器

各種電子裝備常用到變壓器，理由是：提供各種電壓階層確保系統正常操作;提供系統中以不同電位操作部分得以電氣隔離;對交流電流提供高阻抗，但對直流則提供低的阻抗;在不同的電位下，維持或修飾波形與頻率響應。「阻抗」其中之一項重要概念，亦即電子學特性之一，其乃預設一種設備，即當電路組件阻抗系從一階層改變到另外的一個階層時，其間即使用到一種設備-變壓器。

　　變壓器又有其做試驗而用的，是試驗變壓器，分別可以分為充氣式，油浸式，干式等試驗變壓器，是發電廠、供電局及科研單位等廣大用戶的用來做交流耐壓試驗的基本試驗設備，通過了國家質量監督局的標準,用於對各種電氣產品、電器元件、絕緣材料等進行規定電壓下的絕緣強度試驗

　　變壓器---利用電磁感應原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器是電能傳遞或作為信號傳輸的重要元件

　　1.變壓器 ---- 靜止的電磁裝置

　　變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能

　　電壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。

變壓器原理

　　與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組

　　與負載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組

　　一次繞組的 二次繞組的

　　電壓相量 U1 電壓相量 U2

　　電流相量 I1 電流相量 I2

電動勢相量 E1 電動勢相量 E2

　　匝數 N1 匝數 N2

　　同時交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為 φm ,該磁通量稱為主磁通

編輯本段變壓器組成

　　變壓器組成部件包括器身(鐵芯、繞組、絕緣、引線)、變壓器油、油箱和冷卻裝置、調壓裝置、保護裝置(吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲油櫃及測溫裝置等)和出線套管

施耐德Trihal樹脂澆注干式變壓器

[1]

編輯本段變壓器的製作原理

　　在發電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數量卻有變動，這是互感應的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應，變換電壓，電流和阻抗的器件。

編輯本段變壓器與變頻器的區別：

變頻器：通過它調整能夠達到所需要的用電頻率（50hz,60hz等），來滿足我們對用電的特殊需要。

變壓器變頻器

變壓器：一般為“降壓器”，常見於小區附近或工廠附近，它的作用是將超高的電壓降到我們居民正常用電電壓，滿足人們的日常用電。

補充變壓器工作原理：

　　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。

　　2.理想變壓器

　　不計一次、二次繞組的電阻和鐵耗，

　　其間耦合係數K=1 的變壓器稱之為理想變壓器

　　描述理想變壓器的電動勢平衡方程式為

　　e1(t) = -N1 d φ/dt

　　e2(t) = -N2 d φ/dt

　　若一次、二次繞組的電壓、電動勢的瞬時值均按正弦規律變化，

　　則有

　　不計鐵心損失，根據能量守恆原理可得

　　由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關係

　　令 K=N1/N2，稱為匝比（亦稱電壓比），則

　　二.變壓器的結構簡介

　　1.鐵心

　　鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度分別為 0.35 mm0.3mm0.27 mm，

　　表面塗有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成

　　鐵心分為鐵心柱和橫片倆部分，鐵心柱套有繞組；橫片是閉合磁路之用

　　鐵心結構的基本形式有心式和殼式兩種

　　2.繞組

　　繞組是變壓器的電路部分，

　　它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成

　　變壓器的基本原理是電磁感應原理，現以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理:當一次側繞組上加上電壓Ú1時，流過電流Í1，在鐵芯中就產生交變磁通Ø1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側繞組分別感應電勢É1，É2，感應電勢公式為：E=4.44fNØm

　　式中：E--感應電勢有效值

　　f--頻率

　　N--匝數

　　Øm--主磁通最大值

　　由於二次繞組與一次繞組匝數不同，感應電勢E1和E2大小也不同，當略去內阻抗壓降後，電壓Ú1和Ú2大小也就不同。

　　當變壓器二次側空載時，一次側僅流過主磁通的電流（Í0），這個電流稱為激磁電流。當二次側加負載流過負載電流Í2時，也在鐵芯中產生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時，主磁通是不變的，一次側就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流Í0，一部分為用來平衡Í2，所以這部分電流隨著Í2變化而變化。當電流乘以匝數時，就是磁勢。

　　上述的平衡作用實質上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實現了一、二次側的能量傳遞。

　　變壓器技術參數　對不同類型的變壓器都有相應的技術要求，可用相應的技術參數表示.如電源變壓器的主要技述參數有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調整率、絕緣性能和防潮性能，對於一般低頻變壓器的主要技述參數是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等.

A.電壓比：

　　變壓器兩組線圈圈數分別為N1和N2，N1為初級，N2為次級.在初級線圈上加一交流電壓，在次級線圈兩端就會產生感應電動勢.當N2>N1時，其感應電動勢要比初級所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升壓變壓器：當N2<N1時，其感應電動勢低於初級電壓，這種變壓器稱為降變壓器.初級次級電壓和線圈圈數間具有下列關係：

　　U1/U2=N1/N2

　　式中n稱為電壓比(圈數比).當n<1時，則N1>N2，U1>U2，該變壓器為降壓變壓器.反之則為升壓變壓器.

　　另有電流之比I1/I2=N2/N1

　　電功率P1=P2

　　注意上面的式子只在理想變壓器只有一個副線圈時成立

　　當有兩個副線圈時P1=P2+P3,U1/N1=U2/N2=U3/N3,電流則須利用電功率的關係式去求,有多個時依此推類

B.變壓器的效率：

大功率高壓配電變壓器

　　在額定功率時，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即

　　η=(P2÷P1)x100%

　　式中η為變壓器的效率;P1為輸入功率，P2為輸出功率.

　　當變壓器的輸出功率P2等於輸入功率P1時，效率η等於100%，變壓器將不產生任何損耗.但實際上這種變壓器是沒有的.變壓器傳輸電能時總要產生損耗，這種損耗主要有銅損和鐵損.

　　銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗.當電流通過線圈電阻發熱時，一部分電能就轉變為熱能而損耗.由於線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損.

　　變壓器的鐵損包括兩個方面.一是磁滯損耗，當交流電流通過變壓器時，通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得硅鋼片內部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗.另一是渦流損耗，當變壓器工作時.鐵芯中有磁力線穿過，在與磁力線垂直的平面上就會產生感應電流，由於此電流自成閉合回路形成環流，且成漩渦狀，故稱為渦流.渦流的存在使鐵芯發熱，消耗能量，這種損耗稱為渦流損耗.

　　變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關係，通常功率越大，損耗與輸出功率就越小，效率也就越高.反之，功率越小，效率也就越低.

Ｃ變壓器的功率

　　變壓器鐵心磁通和施加的電壓有關。在電流中勵磁電流不會隨著負載的增加而增加。雖然負載增加鐵心不會飽和，將使線圈的電阻損耗增加，超過額定容量由於線圈產生的熱量不能及時的散出，線圈會損壞，假如你用的線圈是由超導材料組成，電流增大不會引起發熱，但變壓器內部還有漏磁引起的阻抗，但電流增大，輸出電壓會下降，電流越大，輸出電壓越低，所以變壓器輸出功率不可能是無限的。假如你又說了，變壓器沒有阻抗，那麼當變壓器流過電流時會產生特別大電動力，很容易使變壓器線圈損壞，雖然你有了一台功率無限的變壓器但不能用。只能這樣說，隨著超導材料和鐵心材料的發展，相同體積或重量的變壓器輸出功率會增大，但不是無限大！

怎樣判別電源變壓器參數

　　電源變壓器標稱功率、電壓、電流等參數的標記，日久會脫落或消失。有的市售變壓器根本不標注任何參數。這給使用帶來極大不便。下面介紹無標記電源變壓器參數的判別方法。此方法對選購電源變壓器也有參考價值。

　　一、識別電源變壓器

　　１． 從外形識別 常用電源變壓器的鐵芯有Ｅ形和Ｃ形兩種。Ｅ形鐵芯變壓器呈殼式結構（鐵芯包裹線圈），採用Ｄ４１、Ｄ４２優質硅鋼片作鐵芯，應用廣泛。Ｃ形鐵芯變壓器用冷軋硅鋼帶作鐵芯，磁漏小，體積小，呈芯式結構（線圈包裹鐵芯）。

　　２． 從繞組引出端子數識別 電源變壓器常見的有兩個繞組，即一個初級和一個次級繞組，因此有四個引出端。有的電源變壓器為防止交流聲及其他干擾，初、次級繞組間往往加一屏蔽層，其屏蔽層是接地端。因此，電源變壓器接線端子至少是４個。

　　３． 從硅鋼片的疊片方式識別 Ｅ形電源變壓器的硅鋼片是交*插入的，Ｅ片和Ｉ片間不留空氣隙，整個鐵芯嚴絲合縫。音頻輸入、輸出變壓器的Ｅ片和Ｉ片之間留有一定的空氣隙，這是區別電源和音頻變壓器的最直觀方法。至於Ｃ形變壓器，一般都是電源變壓器。

　　二、功率的估算

　　電源變壓器傳輸功率的大小，取決於鐵芯的材料和橫截面積。所謂橫截面積，不論是Ｅ形殼式結構，或是Ｅ形芯式結構（包括Ｃ形結構），均是指繞組所包裹的那段芯柱的橫斷面（矩形）面積。在測得鐵芯截面積Ｓ之後，即可按Ｐ＝Ｓ2／１．５估算出變壓器的功率Ｐ。式中Ｓ的單位是ｃｍ2。

　　例如：測得某電源變壓器的鐵芯截面積Ｓ＝７ｃｍ2，估算其功率，得Ｐ＝Ｓ2／１．５＝７2／１．５＝３３Ｗ?剔除各種誤差外，實際標稱功率是３０Ｗ。

油浸式電力變壓器

三、各繞組電壓的測量

　　要使一個沒有標記的電源變壓器利用起來，找出初級的繞組，並區分次級繞組的輸出電壓是最基本的任務。現以一實例說明判斷方法。

　　例：已知一電源變壓器，共１０個接線端子。試判斷各繞組電壓。

　　第一步：分清繞組的組數，畫出電路圖。

　　用萬用表Ｒ×１擋測量，凡相通的端子即為一個繞組。現測得：兩兩相通的有３組，三個相通的有１組，還有一個端子與其他任何端子都不通。照上述測量結果，畫出電路圖，並編號。

　　從測量可知，該變壓器有４個繞組，其中標號５、６、７的是一帶抽頭的繞組，十號端子與任一繞組均不相通，是屏蔽層引出端子。

　　第二步：確定初級繞組。

　　對於降壓式電源變壓器，初級繞組的線徑較細，匝數也比次級繞組多。因此，像圖４這樣的降壓變壓器，其電阻最大的是初級繞組。

　　第三步：確定所有次級繞組的電壓。

　　在初級繞組上通過調壓器接入交流電，緩緩升壓直至２２０Ｖ。依次測量各繞組的空載電壓，標注在各輸出端。如果變壓器在空載狀態下較長時間不發熱，說明變壓器性能基本完好，也進一步驗證了判定的初級繞組是正確的。

　　四、各次級繞組最大電流的確定

　　變壓器次級繞組輸出電流取決於該繞組漆包線的直徑Ｄ。漆包線的直徑可從引線端子處直接測得。測出直徑後，依據公式Ｉ＝２Ｄ2，可求出該繞組的最大輸出電流。式中Ｄ的單位是ｍｍ。

變壓器的原理

　　圖1是變壓器的原理簡體圖，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並產生交變磁通1，它沿著鐵芯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1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1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2，2的方向與1相反，起了互相抵消的作用，使鐵芯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，1也增加，並且1增加部分正好補充了被2所抵消的那部分磁通，以保持鐵芯裡總磁通量不變。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。變壓器能根據需要通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。

編輯本段變壓器的損耗

　　當變壓器的初級繞組通電後，線圈所產生的磁通在鐵芯流動，因為鐵芯本身也是導體，在垂直於磁力線的平面上就會感應電勢，這個電勢在鐵芯的斷面上形成閉合回路並產生電流，好像p一個漩渦所以稱為“渦流”。這個“渦流”使變壓器的損耗增加，並且使變壓器的鐵芯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參數來對此進行描述，η=輸出功率/輸入功率。

編輯本段變壓器的材料

　　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、鐵芯材料

　　變壓器使用的鐵芯材料是鐵片中加入硅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。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，變壓器的質量所用的硅鋼片的質量有很大的關係，硅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、低硅片為9000-11000，高硅片為12000-16000，

2、繞制變壓器通常用的材料

　　漆包線，紗包線，絲包線 紙包線，最常用的漆包線。對於導線的要求，是導電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，並且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用QZ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，環氧板，或紙板。層間可用聚脂薄膜，電話紙，6520復合紙等作隔離，繞阻間可用黃臘布，或亞胺膜作隔離。

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、提高絕緣性能、延長使用壽命，一般情況下，可採用甲酚清漆作為浸漬材料 或1032絕緣漆，樹脂漆。

常用變壓器的種類及特點

　　一般常用變壓器的分類可歸納如下：

(1)按相數分：

　　(1)單相變壓器：用於單相負荷和三相變壓器組。

　　(2)三相變壓器：用於三相系統的升、降電壓。

(2)按冷卻方式分：

　　(1)干式變壓器：依靠空氣對流進行冷卻，一般用於局部照明、電子線路等小容量變壓器。

　　(2)油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環等。

(3)按用途分：

　　(1)電力變壓器：用於輸配電系統的升、降電壓。

　　(2)儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用於測量儀表和繼電保護裝置。

　　(3)試驗變壓器：能產生高壓，對電氣設備進行高壓試驗。

　　(4)特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調整變壓器等。

(4)按繞組形式分：

　　(1)雙繞組變壓器：用於連接電力系統中的兩個電壓等級。

　　(2)三繞組變壓器：一般用於電力系統區域變電站中，連接三個電壓等級。

　　(3)自耦變電器：用於連接不同電壓的電力系統。也可做為普通的升壓或降後變壓器用。

(5)按鐵芯形式分：

　　(1)芯式變壓器：用於高壓的電力變壓器。

　　（2）非晶合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導磁材料，空載電流下降約80%，是目前節能效果較理想的配電變 壓器，特別適用於農村電網和發展中地區等負載率較低的地方。

　　(3)殼式變壓器：用於大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；或用於電子儀器及電視、收音機等的電源變壓器

箱式變壓器

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