變壓器的原理是什么？鐵心和繞組有啥作用？

在電力系統(tǒng)中，變壓器運(yùn)行特別頻繁，而且相當(dāng)廣泛。 說這三句話，電工不可能不知道。 作為電力轉(zhuǎn)換的設(shè)備，高壓被轉(zhuǎn)換為可用的低壓，可以滿足人們的實(shí)際需要。

然而，許多人不知道變壓器的工作原理，如何把高壓變成低壓呢？這些問題可能使許多電力初學(xué)者困惑不解，但其原理和結(jié)構(gòu)比其他電力設(shè)備簡單。 變壓器的結(jié)構(gòu)主要由繞組和鐵芯兩部分組成，其作用和功能分別是什么？

這些乍一看簡單的問題，對許多多年老的電工來說也不一定能馬上回答，所以今天希望把變壓器的原理和繞組、鐵心的主要知識帶到系統(tǒng)中來，幫助大家學(xué)習(xí)。

一、變壓器原理

變壓器是一種靜止的電力設(shè)備，可通過配電系統(tǒng)中常見的電磁感應(yīng)，將某一電壓的交流電轉(zhuǎn)換為頻率相同的其他電壓的交流電。 其工作的zui基本原理是“電磁感應(yīng)”，可以將該原理解釋為“動(dòng)電產(chǎn)生磁、動(dòng)電產(chǎn)生電”的過程。

在上圖中，一次、二次繞組不相互連接，nengliang的傳遞通過磁耦合進(jìn)行。 連接交流電源的繞組，我們稱為初級繞組或初級繞組，這一側(cè)是流過交流電流的一側(cè)，即吸收電力的一側(cè)，也稱為初級側(cè)。 連接負(fù)載的繞組被稱為副繞組或次級繞組，由于該側(cè)是連接負(fù)載的一側(cè)，即輸出電力的一側(cè)，因此也被稱為次級側(cè)。

如上圖所示，在一次繞組和交流電源連接的情況下，繞組中存在交流電流，在鐵心中產(chǎn)生磁通，此時(shí)，該交變磁通使一次繞組和二次繞組同時(shí)交鏈，在這兩個(gè)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。

空載運(yùn)行

空載運(yùn)行：在一次側(cè)連接交流電源，二次側(cè)斷開。

帶負(fù)荷運(yùn)行

帶負(fù)載運(yùn)行：在一次側(cè)連接交流電源，在二次側(cè)連接負(fù)載。

由此可知，關(guān)于電壓關(guān)系，一次、二次側(cè)的電壓與匝數(shù)成比例。 只要改變?nèi)?shù)比，就可以改變輸出電壓。 類似地，電流關(guān)系與初級、次級側(cè)的電流或匝數(shù)成反比。

由于變壓器的高壓線圈圈數(shù)多，而且通過它的電流比較小，所以該線圈可以用比較細(xì)的導(dǎo)線纏繞。 雖然低壓線圈的圈數(shù)較少，但由于通電電流較大，因此繞組用較粗的導(dǎo)線纏繞。

二、鐵心和繞組

1 .鐵心

鐵心多為作為變壓器的主磁路采用的心式構(gòu)造，如下圖所示，a、b、c三相的繞組分別設(shè)置在三個(gè)鐵心柱上，因此它們連接上下兩個(gè)鐵心，構(gòu)成一個(gè)閉合磁路。 請參見下圖鐵芯的結(jié)構(gòu)通常分為心型和殼型兩種。 心式特點(diǎn)結(jié)構(gòu)和工藝簡單，但應(yīng)用非常廣泛。 殼式特征結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常用于小容量變壓器和電爐變壓器。

鐵芯結(jié)構(gòu)圖

2 .繞組

繞組是變壓器的電路部分，一般卷有銅和鋁的絕緣導(dǎo)線。 為便于絕緣，低壓繞組靠近鐵芯柱，高壓繞組復(fù)蓋低壓繞組外，高壓繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)低壓繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線粗。

通常，為了達(dá)到絕緣的目的，選擇低壓繞組接近鐵心的地方進(jìn)行裝置，在低壓繞組外嵌高壓繞組，它們之間有絕緣間隙和散熱油路，因此繞組非常youxiao地散熱。

變壓器的傳統(tǒng)繞線方式也有2種，一種是銅線繞線，另一種是箔繞線。

(1)銅線繞組：油浸式變壓器通常采用冷軋硅鋼板銅線繞組，漆包銅線是繞組的主要品種。

(2)箔式繞組：箔式繞組的導(dǎo)體由厚度不同的銅制成，或者由鋁箔帶制成，然后將寬帶狀的絕緣材料用于層間絕緣，將窄帶狀的絕緣材料作為端絕緣，用箔式繞組機(jī)一次性卷繞完畢，形成線圈狀的線圈。

變壓器在試驗(yàn)中如果在匝間發(fā)生相間短路，或者在運(yùn)輸中碰撞線圈相對位移，或者在運(yùn)行中在短路和故障狀態(tài)下線圈因電磁張力而變形，則變壓器繞組的分布參數(shù)發(fā)生變化。

另外，影響變壓器的本來的頻域的特征量、即頻率響應(yīng)的產(chǎn)生振幅的變化、諧振頻率點(diǎn)的偏離等而變化。 基于響應(yīng)分析方法開發(fā)的HTBX-H變壓器繞組測量儀是一種新型的變壓器內(nèi)部故障無損檢測設(shè)備。 適用于63kV~500kV電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障檢測。