變壓器
變壓器的是一種常見的電氣設(shè)備， 可用來把某種數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，也可以改變交流電的數(shù)值及變換阻抗或改變相位。
變壓器的意義
發(fā)電廠欲將P=3UIcosφ的電功率輸送到用電的區(qū)域，在P、cosφ為一定值時(shí)，若采用的電壓愈高，則輸電線路中的電流愈小，因而可以減少輸電線路上的損耗，節(jié)約導(dǎo)電材料。 所以遠(yuǎn)距離輸電采用高電壓是最為經(jīng)濟(jì)的。
目前，我國(guó)交流輸電的電壓最高已達(dá)500kV。這樣高的電壓，無論從發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行方面或是從制造成本方面考慮，都不允許由發(fā)電機(jī)直接生產(chǎn)。 發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般有3.15kV、6.3kV、10.5 kV、 15.75 kV等幾種，因此必須用升壓變壓器將電壓升高才能遠(yuǎn)距離輸送。
電能輸送到用電區(qū)域后，為了適應(yīng)用電設(shè)備的電壓要求，還需通過各級(jí)變電站（所）利用變壓器將電壓降低為各類電器所需要的電壓值。
在用電方面，多數(shù)用電器所需電壓是380V、220V或36 V，少數(shù)電機(jī)也采用3kV、6kV等。
變壓器分類
按其用途不同，有電源變壓器、電力變壓器，調(diào)壓變壓器，儀用互感器，隔離變壓器。按結(jié)構(gòu)分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器及自耦變壓器。按鐵心結(jié)構(gòu)分為殼式變壓器和心式變壓器。按相數(shù)分為單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。變壓器的種類雖多，但基本原理和結(jié)構(gòu)是一樣的。
變壓器的基本結(jié)構(gòu)
（1）鐵心
變壓器壓器由套在一個(gè)閉合鐵心上的兩個(gè)或多個(gè)線圈（繞組）構(gòu)成，
鐵心和線圈是變壓器的基本組成部分。鐵心構(gòu)成了電磁感應(yīng)所需的磁路。為了減少磁通變化時(shí)所引起的渦流損失，變壓器的鐵心要用厚度為0.35～0.5mm的硅鋼片疊成。片間用絕緣漆隔開。鐵心分為心式和客式兩種。
（2）線圈
變壓器和電源相連的線圈稱為原繞組（或原邊, 或初級(jí)繞組），其匝數(shù)為N 1 ，和負(fù)載相連的線圈稱為副繞組（或副邊, 或次級(jí)繞組），其匝數(shù)為N 2 。繞組與繞組及繞組與鐵心之間都是互相絕緣的。
變壓器幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都要用到，它原理簡(jiǎn)單但根據(jù)不同的使用場(chǎng)合（不同的用途）變壓器的繞制工藝會(huì)有所不同的要求。變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵心形狀一般有E型和C型鐵心。一、變壓器的基本原理 圖1是變壓器的原理簡(jiǎn)體圖，當(dāng)一個(gè)正弦交流電壓U1加在初級(jí)線圈兩端時(shí)，導(dǎo)線中就有交變電流I1并產(chǎn)生交變磁通ф1，它沿著鐵心穿過初級(jí)線圈和次級(jí)線圈形成閉合的磁路。在次級(jí)線圈中感應(yīng)出互感電勢(shì)U2，同時(shí)ф1也會(huì)在初級(jí)線圈上感應(yīng)出一個(gè)自感電勢(shì)E1，E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅度相近，從而限制了I1的大小。為了保持磁通ф1的存在就需要有一定的電能消耗，并且變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時(shí)次級(jí)沒接負(fù)載，初級(jí)線圈中仍有一定的電流，這個(gè)電流我們稱為“空載電流”。如果次級(jí)接上負(fù)載，次級(jí)線圈就產(chǎn)生電流I2，并因此而產(chǎn)生磁通ф2，ф2的方向與ф1相反，起了互相抵消的作用，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級(jí)自感電壓E1減少，其結(jié)果使I1增大，可見初級(jí)電流與次級(jí)負(fù)載有密切關(guān)系。當(dāng)次級(jí)負(fù)載電流加大時(shí)I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好補(bǔ)充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持鐵心里總磁通量不變。如果不考慮變壓器的損耗，可以認(rèn)為一個(gè)理想的變壓器次級(jí)負(fù)載消耗的功率也就是初級(jí)從電源取得的電功率。變壓器能根據(jù)需要通過改變次級(jí)線圈的圈 而改變次級(jí)電壓，但是不能改變?cè)试S負(fù)載消耗的功率。二、變壓器的損耗當(dāng)變壓器的初級(jí)繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動(dòng)，因?yàn)殍F心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，好象一個(gè)旋渦所以稱為“渦流”。這個(gè)“渦流”使變壓器的損耗增加，并且使變壓器的鐵心發(fā)熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所產(chǎn)生的損耗我們稱為“鐵損”。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線，這些銅導(dǎo)線存在著電阻，電流流過時(shí)這電阻會(huì)消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消耗，我們稱這種損耗為“銅損”。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的。由于變壓器存在著鐵損與銅損，所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小于輸入功率，為此我們引入了一個(gè)效率的參數(shù)來對(duì)此進(jìn)行描述，η=輸出功率/輸入功率。三、變壓器的材料要繞制一個(gè)變壓器我們必須對(duì)與變壓器有關(guān)的材料要有一定的認(rèn)識(shí)，為此這里我就介紹一下這方面的知識(shí)。1、鐵心材料：變壓器使用的鐵心材料主要有鐵片、低硅片，高硅片，的鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系，硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000，高硅片為12000-16000，2、繞制變壓器通常用的材料有漆包線，沙包線，絲包線，最常用的漆包線。對(duì)于導(dǎo)線的要求，是導(dǎo)電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用Q2型號(hào)的高強(qiáng)度的聚脂漆包線。3、絕緣材料在繞制變壓器中，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離，均要使用絕緣材料，一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離，繞阻間可用黃臘布作隔離。4、浸漬材料：變壓器繞制好后，還要過最后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強(qiáng)變壓器的機(jī)械強(qiáng)度
1．變壓器的構(gòu)造
原線圈、 副線圈、 鐵心
2．變壓器的工作原理
在原、副線圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。
3．理想變壓器
磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。
4．理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系：
U1/U2= n1/n2
說明：對(duì)理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線圈的情況。即有 =……。這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F心內(nèi)。因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線圈產(chǎn)生相同的電動(dòng)勢(shì)，因此每組線圈的電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比。在線圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動(dòng)勢(shì)，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。
5．理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系
I1/I2= n2/n1 （適用于只有一個(gè)副線圈的變壓器）
說明：原副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線圈各有一個(gè)的情況，一旦有多個(gè)副線圈時(shí)，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系推導(dǎo)出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根據(jù)U2= U1 U3= U1 U4= U4……可得出：
n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+……
6．注意事項(xiàng)
（1）當(dāng)變壓器原副線圈匝數(shù)比( )確定以后,其輸出電壓U2是由輸入電壓U1決定的(即U2= U1)但若副線圈上沒有負(fù)載 , 副線圈電流為零輸出功率為零 , 則輸入 功率為零,原線圈電流也為零,只有副線圈接入一定負(fù)載,有了一定的電流,即有了一定的輸出功率，原線圈上才有了相應(yīng)的電流（I1= I2），同時(shí)有了相等的輸入功率，（P入=P出）所以說：變壓器上的電壓是由原線圈決定的，而電流和功率是由副線圈上的負(fù)載來決定的。
變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號(hào)的一種電器，是電能傳遞或作為信號(hào)傳輸?shù)闹匾Ｗ儔浩魇且环N靜止電機(jī)，根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，能夠?qū)⒁环N電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能，以滿足不同負(fù)荷的需要。變壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。其中，與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組；與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組。
通常情況下，變壓器可分為電力變壓器、電爐變壓器、電焊變壓器、整流變壓器、儀用變壓器和電子變壓器等。在電力系統(tǒng)中，變壓器的地位十分重要，不僅所需數(shù)量多，而且性能十分穩(wěn)定，運(yùn)行安全可靠。變壓器除了應(yīng)用在電力、冶金、化工等系統(tǒng)中，還應(yīng)用在需要特種電源的其他行業(yè)中。例如：試驗(yàn)用的試驗(yàn)變壓器，交通用的牽引變壓器，以及補(bǔ)償用的電抗器，保護(hù)用的消弧線圈，測(cè)量用的互感器等。