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什么是降压变压器以及其内部工作原理

点击数: 发布时间:2021-01-18 08:34:51

    变压器是没有活动部件的静电电气设备,可将电能从一种电压和电流设置转换为另一种电压和电流设置。电流的频率保持恒定。

 变压器按其功能分类,即升压或降压。升压变压器增加输入电流的电压,而降压变压器降低输入电流的电压。输入电压称为初级电压,而输出流称为次级电压。

 通常,升压变压器位于发电厂,使从发电厂流向长距离配电网的电压升高。另一方面,降压变压器会降低在本地配电级别接收到的电力流的电压。首先,将长途流量降低到本地分配可接受的水平,然后在每个消费者节点(住宅和办公室)再次降低长途流量。

 变压器的必要性

 在长距离和短距离上传输功率时,系统都会存在固有的损耗。当电流高于(低电压时)电流高于低电流时,这些损耗的幅度更大。因此,长距离传输需要电具有高电压和低电流。但是,高压对消费者而言并不安全,也不适合大多数电器。消费类电器的额定电压通常为220V。

 变压器在长距离配电所需的高电压,低电流与用户使用所需的低电压,高电流之间转换电力。顺便说一句,电力传输线通常由铜制成以最小化与传输相关的损耗。铜是提供所有导电材料中最低的电阻。

 降压变压器的应用

 发电厂产生20 kV的电力,然后提高到440 kV以进行远距离配电。当在本地配电站接收时,使用降压变压器将电压降至11 kV。从这里开始,为了分配给个人消费者,另一个降压变压器将电压降低到适合消费者使用的标准220V。

 在大多数地区,家用电压为220V。但是,在美国和邻国,家用插座的工作电压为110或120V。将220 V设备连接到110 V电源插座可能会损坏设备。幸运的是,廉价的适配器(图1)易于使用,可以完全解决该问题。在大多数电子商店中,它们的售价不到20美元。这些欧洲制造的设备中有许多明确声明可以在美国使用。

 变压器的运行原理

 变压器按照互感原理工作。一个导线环中不断变化的磁场会在相邻的导线环中感应感应到一个电动势(EMF),该感应环感应耦合到第一个线圈。用最基本的术语来说,变压器是由两个互感系数高的线圈组成。这些线圈在电气上是分开的,它们共享一个共用的磁路。

 对于降压变压器,第二个线圈的绕组比第一个少,从而允许减小输出电流中的电压。

 初级绕组是第一组线圈,它连接到交流电压源或初级电压流入。次级线圈连接到负载或次级电压流出,将电能分配到变压器之外。

 以一次电压流入的交流电流产生交流磁通量。这会在次级线圈中感应出类似的电流,从而产生次级电压。在此,次级线圈中绕组数量的减少有效地降低了合成电压,因此在保持恒定频率的同时将电压“降低”至较低值。

 注意,当电压降低时,电流增加,频率保持恒定。因此,降压变压器中的次级线圈通常比次级线圈具有更大规格的导线。由于初级电压的电流很低,因此初级线圈的接线不需要太粗的电线。相反,流过次级线圈的电流增加,必须增加导线的厚度。如果次级线圈中的导线太细,则导线会由于电阻热的积累而熔化,从而导致灾难性故障。

 改变流向

 可以同时使用升压和降压变压器。通过切换流入和流出,电流方向相反。以这种方式,升压变压器可以执行降压变压器的功能,反之亦然。

 购买的注意事项

 变压器是电力供应链中昂贵但必不可少的方面。购买变压器需要大量的资本支出,并且预计它们会在整个预测使用寿命内持续使用。但是,实际上,这些变压器通常会在预期寿命的一半左右发生故障。维修中的绕组,分接开关和衬套通常是主要原因。

 但是,维护计划不足并不是唯一的责任。变压器通常与预期的使用条件不匹配,从而在使用后会对设备造成不必要的压力。即使变压器是完全静止的,没有活动部件,流过线圈的电流强度也会导致线圈本身磨损。分接开关和衬套也是如此。随着时间的流逝,这些材料的完整性会受到损害,轻度或灾难性的破坏。

 为了防止这种过早的故障,必须谨慎指定变压器。安装完成后,调试也应格外小心。必须严格控制运行条件,并定期,彻底地执行维护计划。有了这些规定,变压器很可能在整个预测寿命内提供最佳性能。

 核心

 此外,在选择用于变压器铁心的材料等级时要谨慎。虽然更高等级的材料通常更昂贵,但通常会导致更长的预期使用寿命。使材料等级符合正常使用条件和变压器的预期使用寿命。

 绕组

 仔细选择变压器绕组中使用的金属类型。此处的目的是使导线中的电阻最小化,同时使导电性最大化。在这种情况下,铜通常是最佳选择,尽管铜通常比铝贵,铝是替代品。

 从长远来看,铜通常是最具成本效益的选择,因为与替代材料相比,铜对电流的阻抗较小。这种减小的电阻导致较少的电力损耗,从而提高了设备的长期效率。另一个好处是减少了系统中的热量积聚,因为在使用替代材料时电阻会产生热量。了解线圈的物理布置很重要。

 绝缘

 绝缘对于变压器的正常运行以及现场人员的安全至关重要。使它与预期的工作条件相匹配,以确保最佳选择绝缘材料和配置。

 结论

 变压器对于国家电网的有效运行至关重要。这些设备允许将电能转换为正确的电压电流比,以便进行长距离传输和本地配电。由于其成本,应谨慎选择变压器。正确的操作和适当的维护可延长变压器装置的预期寿命。


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