電力變壓器配電工程
一.變壓器的概述
變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當(dāng)一交流電流(具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。一般指連接交流電源的線圈稱之為「一次線圈」(Primamary coil);而跨于此線圈的電壓稱之為「一次電壓.」。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈問的「匝數(shù)比」所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。大部份的變壓器均有固定的鐵心，其上繞有一次與二次的線圈?；阼F材的高導(dǎo)磁性，大部份磁通量局限在鐵心里，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當(dāng)高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵心二者間緊密地結(jié)合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。因此，變壓器之匝數(shù)比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指針。由于此項(xiàng)升壓與降壓的功能，使得變壓器已成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)之一重要附屑物，提升輸電電壓使得長(zhǎng)途輸送電力更為經(jīng)濟(jì)，至于降壓變壓器，它使得電力運(yùn)用方面更加多元化，可以如是說，倘無變壓器，則現(xiàn)代工業(yè)實(shí)無法達(dá)到目前發(fā)展的現(xiàn)況。電子變壓器除了體積較小外，在電力變壓器與電子變壓器二者之間，并沒有明確的分界線。一般提供6OHz 電力網(wǎng)絡(luò)之電源均非常龐大，它可能是涵蓋有半個(gè)洲地區(qū)那般大的容量。電子裝置的電力限制，通常受限于整流、放大，與系統(tǒng)其它組件的能力，其中有些部份屬放大電力者，但如與電力系統(tǒng)發(fā)電能力相比較，它仍然歸屬于小電力之范圍。各種電子裝備常用到變壓器，理由是：提供各種電壓階層確保系統(tǒng)正常操作;提供系統(tǒng)中以不同電位操作部份得以電氣隔離;對(duì)交流電流提供高阻抗，但對(duì)直流則提供低的阻抗;在不同的電位下，維持或修飾波形與頻率響應(yīng)?！缸杩埂蛊渲兄豁?xiàng)重要概念，亦即電子學(xué)特性之一，其乃預(yù)設(shè)一種設(shè)備，即當(dāng)電路組件阻抗系從一階層改變到另外的一個(gè)階層時(shí)，其間即使用到一種設(shè)備-變壓器。對(duì)于電子裝置而言，重量和空間通常是一項(xiàng)努力追求之目標(biāo)，至于效率、安全性與可靠性，更是重要的考慮因素。變壓器除了能夠在一個(gè)系統(tǒng)里占有顯著百分比的重量和空間外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因子中之一要項(xiàng)。因?yàn)樯鲜雠c其它應(yīng)用方面的差別,使得電力變壓器并不適合應(yīng)用于電子電路上.
二.變壓器的原理
1.變壓器的制作原理：
在發(fā)電機(jī)中，不管是線圈運(yùn)動(dòng)通過磁場(chǎng)或磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)通過固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢(shì)，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動(dòng)，此為互感應(yīng)原理.變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件.
2.技術(shù)參數(shù)：
對(duì)不同類型的變壓器都有相應(yīng)的技述要求，可用相應(yīng)的技述參數(shù)表示.如電源變壓器的主要技述參數(shù)有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級(jí)、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能，對(duì)于一般低頻變壓器的主要技述參數(shù)是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等.
A.電壓比：
變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為N1 和N2，N1 為初級(jí)，N2 為次級(jí).在初級(jí)線圈上加一交流電壓，在次級(jí)線圈兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).當(dāng)N2>N1 時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)要比初級(jí)所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升壓變壓器：當(dāng)N2<N1 時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)低于初級(jí)電壓，這種變壓器稱為降變壓器.初級(jí)次級(jí)電壓和線圈圈數(shù)間具有下列關(guān)系：
V2/V1=N2/N1=n
式中 n 稱為電壓比(圈數(shù)比).當(dāng)n<1 時(shí)，則N1>N2，V1>V2，該變壓器為降壓變壓器.反之則為升壓變壓器.
B.變壓器的效率：
在額定功率時(shí)，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即
η= P2/P1 x100%
式中η為變壓器的效率;P1 為輸入功率，P2 為輸出功率.
當(dāng)變壓器的輸出功率P2 等于輸入功率P1時(shí)，效率η等于100%，變壓器將不產(chǎn)生任何損耗.但實(shí)際上這種變壓器是沒有的.變壓器傳輸電能時(shí)總要產(chǎn)生損耗，這種損耗主要有銅損和鐵損.銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗.當(dāng)電流通過線圈電阻發(fā)熱時(shí)，一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗.由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損.變壓器的鐵損包括兩個(gè)方面.一是磁滯損耗，當(dāng)交流電流通過變壓器時(shí)，通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得硅鋼片內(nèi)部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗.另一是渦流損耗，當(dāng)變壓器工作時(shí).鐵芯中有磁力線穿過，在與磁力線垂直的平面上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流，且成旋渦狀，故稱為渦流.渦流的存在使鐵芯發(fā)熱，消耗能量，這種損耗稱為渦流損耗.變壓器的效率與變壓器的功率等級(jí)有密切關(guān)系，通常功率越大，損耗與輸出功率就越小，效率也就越高.反之，功率越小，效率也就越低.