變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件

變壓器

變壓器是一種簡單的電氣設備,它利用互感的特性將交流電壓從一個值轉換為另一個更大或更小的值。

 第一個恆電位電位器於1885年發明,從那時起,它已成為交流,傳輸和利用交流電的必備設備。

於1885年採用DBZ設計的外殼形式的變壓器
於1885年採用殼形DBZ設計變壓器,圖像信用–ZátonyiSándor,(ifj。), DBZ交通CC BY-SA 3.0

存在具有不同設計的不同類型的變壓器,其適合於不同的電子和電力應用。 其尺寸範圍從體積小於一立方厘米的射頻應用到重達數百噸的大型電網中使用。

變壓器
變電站中的變壓器,圖像信用– Allalone89墨爾本終點站,標記為公共領域,有關的更多詳細信息 維基共享資源

它們通過逐步提高變壓器輸出的電壓來在長距離傳輸和分配能量時得到最廣泛的應用,從而降低了電流,隨後,鐵芯的電阻損耗不那麼顯著,因此信號可以在遠距離傳輸至變壓器。與用戶相鄰的變電站,電壓再次降低以備進一步使用。

變壓器的基本結構和工作

變壓器的基本結構通常由纏繞在軟鐵芯上的兩個線圈組成,即一次線圈和二次線圈。 交流輸入電壓施加到初級線圈,在次級側觀察到交流輸出電壓。 

眾所周知,感應的電動勢或電壓僅在磁場通量相對於線圈或電路變化時產生,因此,兩個線圈之間的互感只有在交流電即交流電壓變化的情況下才有可能,而在直流電情況下則不可能。 ,即穩定/直流電壓。

變壓器工作和漏磁通
變壓器工作和漏磁通
圖片來源:我的自我 變壓器磁通CC BY-SA 3.0

變壓器用於根據輸入線圈與輸出線圈的匝數比來轉換電壓和電流水平。 初級和次級線圈的匝數為Np 和Ns, 分別。 令Φ為通過初級線圈和次級線圈的磁通量。 然後,

初級線圈上的感應電動勢,  變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件 = 變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件

次級線圈上的感應電動勢, 變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件 = 變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件

從這些方程式,我們可以將其聯繫起來  變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件

其中的符號具有以下含義:

 變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件        

功率,P = IpVp = IsVs

關於以前的方程式, 變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件

因此我們有Vs =(變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件)V和我s = 變壓器:概述|| 提高效率的四個重要條件 IP

要加強: Vs > Vp 兒子s>Np 和我s<Ip

對於下台: Vs <Vp 兒子s <Np 和我s >我p

變壓器的初級和次級線圈

變壓器
初級和次級繞組
圖片來源:匿名, Transformer3d 列CC BY-SA 3.0

上面的關係基於以下假設:

  • 相同的通量鏈接一次和二次線圈,沒有任何通量洩漏。
  • 次級電流很小。
  • 初級電阻和電流可以忽略不計。

因此,變壓器效率不能為100%。 儘管設計合理,但效率最高可達95%。 為了獲得更高的效率,應牢記其中的能量損耗的四個主要原因。

變壓器能量損失的原因:

  • 漏磁通: 總會有一些漏磁,因為幾乎所有的從初級到第二級的磁通都不可能洩漏。
  • 渦流: 變化的磁通量將在鐵芯中感應出渦流,這可能會導致發熱並因此導致能量損失。 這些可以通過使用疊片鐵芯來最小化。
  • 繞組電阻: 能量以通過導線的散熱形式損失,但是可以通過使用相對較粗的導線來最小化。
  • 磁滯: 當鐵芯的磁化強度通過交變磁場反復反轉時,會由於鐵芯內部產生的熱量而導致能量消耗或能量損失。 通過使用具有較低磁滯損耗的材料可以減少這種情況。

我們將研究 渦流s和 磁滯 在後面的部分中有詳細說明。

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關於 Amrit Shaw

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