变压器,这一利用电磁感应原理改变交流电压的神奇装置,被誉为现代电力与电子领域的核心构件。近日,一份关于变压器的深入研究报告为我们揭示了其内部构造及工作原理。
变压器的构造独特,主要包括初级线圈、次级线圈以及铁心(磁芯)。这个简单的组合却创造出无限可能,为电器设备和无线电路提供了升降电压、匹配阻抗、安全隔离等功能。接下来,让我们一起变压器的关键参数。
我们来看看其额定容量Se。这指的是变压器在铭牌上标定的额定电压和额定电流下能够连续运行的容量,以kva为单位。它的计算公式巧妙地将电磁学的原理融入其中:对于三相变压器,Se=1.732UeIe;对于单相变压器,Se=UeIe。
额定电压Ue,是变压器长时间运行时所能承受的工作电压。这个值代表了变压器在稳定工作时的电压标准,单位为kv。而额定电流Ie则是在允许温升条件下,允许长期通过的工作电流,单位为A。
短路电压Ud%,也称为阻抗电压(Uk%),是评估变压器性能的重要指标之一。当二次绕组短路时,一次侧施加电压至额定电流值,此时原边的电压与额定电压Ue之比就是Ud%。这一参数对于变压器的并列运行尤为重要,它要求所有参与并列的变压器具有相同的Ud%值。短路电压的大小决定了短路电流的大小,是考虑热稳定、动稳定以及继电保护整定的关键依据。
当我们提到空载电流I0时,它是变压器在一次侧额定电压下,二次侧绕组空载时在一次绕组中通过的电流。它也被称为激磁电流,占额定电流的百分比表示其大小。这个电流起着为变压器激磁的重要作用,其大小取决于变压器的容量、磁路结构以及硅钢片的质量等。
我们还需关注空载损耗(铁损)ΔP0和短路损耗(铜损)ΔPd。铁损主要包括磁滞损耗和涡流损耗。当交流电流通过变压器时,硅钢片的磁力线方向和大小会随之变化,造成分子间的摩擦,从而产生热能损耗。而涡流的存在则使得铁芯发热,消耗能量。铜损则是指由变压器线圈电阻所引起的损耗,当电流通过线圈时,部分电能会转化为热能而损耗。
让我们了解一下电压比的概念。当两组线圈圈数分别为N1和N2时(N1为初级,N2为次级),在初级线圈上施加交流电压,就会在次级线圈两端产生感应电动势。当N2大于N1时,感应电动势会比初级所加电压更高,这种变压器被称为升压变压器。