变压器的工作原理及类型
变压器可以定义为一种静态设备，它有助于将一个电路中的电转换为另一个电路中相同频率的电能。电路中的电压可以升高或降低，但额定电流会成比例地增加或减少。
一、变压器的工作原理：
变压器的主要工作原理是两个电路之间的互感，通过公共磁通量连接。基本变压器由两个线圈组成，它们在电上是独立的和电感的，但通过磁阻路径进行磁连接。变压器的工作原理可以从下图中理解。
如上图所示，变压器有初级和次级绕组。芯材层压板以条带的形式连接在条带之间，您可以看到穿过芯材横截面有一些狭窄的间隙。据说这些交错的关节是“嵌入的”™。两个线圈都具有高互感。由于线圈连接到交流电压源，在层压铁芯中设置的交流磁通在变压器中感应出相互电动势。该线圈产生的大部分交变磁通量与另一个线圈相连，从而产生相互感应的电动势。如此产生的电动势可以借助法拉第的™电磁感应定律来解释为：e=M*dI/dt，如果第二个线圈电路闭合，则电流会流过其中，从而将电能磁性地从第一个线圈传输到第二个线圈。
交流电供应给第一个线圈，因此可以称为初级绕组。能量从第二个线圈中抽出，因此可以称为次级绕组。
简而言之，变压器承载如下所示的作：
将电力从一个电路传输到另一个电路。
在频率不改变的情况下传输电力。
采用电磁感应原理进行传输。
两个电路通过相互感应连接。
二、变压器结构：
对于变压器的简单构造，您必须需要两个具有互感和层压钢芯的线圈。两个线圈彼此绝缘，也与钢芯绝缘。该设备还需要一些合适的容器来组装铁芯和绕组，这是一种介质，可以用这种介质将铁芯及其绕组与其容器绝缘。
为了绝缘并从水箱中取出绕组的端子，必须使用由瓷器或电容器类型制成的适当套管。
在所有商业使用的变压器中，铁芯均由变压器钢板叠片制成，组装以提供连续的磁路，包括最小的气隙。钢应具有高磁导率和低滞后损耗。为此，钢应由高硅含量制成，并且还必须进行热处理。通过有效地层压铁芯，可以减少涡流损耗。层压可以借助一层薄薄的芯板清漆或在表面铺设氧化层来完成。对于 50 赫兹的频率，对于 0.35 赫兹的频率，层压的厚度从 0.5 毫米到 25 毫米不等。
三、变压器的类型：
按设计分类：
变压器的类型不同之处在于在层压钢芯周围提供初级和次级线圈的方式。根据设计，变压器可分为两种：
1．铁芯式变压器：
在铁芯式变压器中，绕组被赋予铁芯的相当大一部分。用于该变压器的线圈是成型绕组的，并且是圆柱形的。这种类型的变压器可以适用于小型和大型变压器。在小型型中，铁芯呈矩形，使用的线圈是圆柱形的。下图显示了大型类型。您可以看到圆形或圆柱形线圈的缠绕方式适合十字形铁芯部分。在圆形圆柱形线圈的情况下，它们具有具有良好机械强度的相当大的优势。圆柱形线圈将有不同的层，每一层都将借助纸、布、云母板等材料相互绝缘。铁芯式变压器相对于铁芯的一般布置如下所示。显示了低压 （LV） 和高压 （HV） 绕组。
铁芯式变压器十字形部分
铁芯式变压器
低压绕组放置在更靠近铁芯的位置，因为它最容易绝缘。变压器的有效芯面积可以通过使用叠片和绝缘来减少。
2．壳式变压器：
在壳式变压器中，铁芯围绕着相当一部分绕组。对比如下图所示。
铁芯式和壳式变压器绕组
线圈是成型缠绕的，但是多层圆盘类型，通常以煎饼的形式缠绕。纸用于绝缘多层圆盘的不同层。整个绕组由线圈之间堆叠的绝缘空间的圆盘组成。这些绝缘空间形成水平冷却和绝缘管道。这种变压器可以具有简单矩形的形状，也可以具有分布式形式。两种设计如下图所示：
壳式变压器矩形
壳式变压器分布式
必须为变压器的铁芯和线圈提供坚固的刚性机械支撑。这将有助于最大限度地减少设备的移动，并防止设备受到任何绝缘损坏。具有良好支撑的变压器在工作过程中不会产生任何嗡嗡声，并且还会减少振动。
必须为变压器提供特殊的外壳平台。通常，该设备被放置在装有特殊绝缘油的紧密安装的金属板罐中。需要这种油在设备中循环并冷却线圈。它还负责在设备留在空气中时为设备提供额外的绝缘。
在某些情况下，光滑的储罐表面可能无法提供所需的冷却区域。在这种情况下，水箱的侧面是波纹状的或在设备侧面组装有散热器。用于冷却目的的油必须绝对不含碱、硫，最重要的是不含水分。即使油中含有少量水分，也会导致设备的绝缘性能发生显着变化，因为它会在很大程度上降低油的介电强度。
从数学上讲，100万分之8的水的存在会将油的绝缘质量降低到不被认为是使用标准的值。因此，通过在较小的单元中密封储罐来保护储罐。当使用大型变压器时，气密方法实际上很难实施。在这种情况下，为油提供了腔室，使其随着温度的升高和降低而膨胀和收缩。
这些通气孔形成屏障并抵抗大气水分与油接触。还必须特别小心避免雪橇。当油在加热过程中过度暴露于氧气而分解时，就会发生雪橇。它导致形成大量暗物质和重物质沉积物，堵塞变压器中的冷却管道。
这些绝缘材料的质量、耐用性和处理决定了变压器的使用寿命。所有变压器引线都通过合适的套管从外壳中取出。这些有许多设计，它们的尺寸和结构取决于引线的电压。瓷衬套可用于绝缘引线，用于在中等电压下使用的变压器。充油或电容式套管用于高压变压器。
芯型和壳型之间的选择是通过比较成本来进行的，因为两种类型可以获得相似的特性。大多数制造商更喜欢将壳式变压器用于高压应用或多绕组设计。与铁芯类型相比，壳体类型的线圈平均匝数长度更长。选择变压器类型的其他参数包括额定电压、千伏额定值、重量、绝缘应力、热分布等。
变压器也可以根据所采用的冷却类型进行分类。根据这些分类的不同类型是：
三、基于冷却方式的变压器类型：
1．“充油自冷型”
油浸自冷式采用中小型配电变压器。这种变压器的组装绕组和铁芯安装在带有钢盖的焊接油密钢罐中。一旦芯材放回适当的位置，罐内就会充满纯化的优质绝缘油。油有助于将热量从铁芯和绕组传递到外壳，然后从外壳辐射到周围环境。
对于较小尺寸的变压器，储罐通常是光滑的表面，但对于大型变压器，需要更大的热辐射面积，而且这也不会干扰储罐的立方容量。这是通过频繁瓦楞纸箱来实现的。更大的尺寸配有辐射或管道。
2．油浸水冷式：
这种类型用于更经济的大型变压器建造，因为上述自冷方法非常昂贵。这里也使用相同的方法——将绕组和铁芯浸入油中。唯一的区别是冷却盘管安装在油表面附近，冷水通过该盘管不断循环。这些水从设备中携带热量。这种设计通常在高压输电线路中使用的变压器上实施。这种设计的最大优点是这种变压器不需要自己的外壳以外的外壳。这大大降低了成本。另一个优点是这种类型的维护和检查一年只需要一两次。
3．吹风类型：
该类型用于电压低于 25,000 伏的变压器。变压器安装在一个两端开放的薄金属板盒中，空气通过该盒从底部吹到顶部。
四、变压器的应用：
变压器用于大多数电子电路。变压器只有 3 种应用;
1．升压和电流。
2．降压电压和电流。
3．为了防止直流电。- 变压器只能通过交流电，因此它们完全阻止直流电传递到下一个电路。
但是这 3 个应用程序的应用是无穷无尽的，这就是为什么它们在许多电路中占有一席之地的原因。
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