這些損耗主要?dú)w因于鐵回路中引起的電壓，該電路不斷受到外側(cè)正弦電源電壓設(shè)置的交替磁場(chǎng)。減少這些不必要的功率損耗的一種方法是從薄鋼層壓板中構(gòu)建變壓器芯。

在大多數(shù)類型的變壓器結(jié)構(gòu)中，中央鐵芯是由通常由薄硅鋼層壓制成的高度滲透材料構(gòu)成的。將這些薄的層壓組裝在一起，以提供所需的磁性路徑的磁損耗。鋼板本身的電阻率很高，因此通過(guò)使層壓非常薄來(lái)減少任何渦流損失。

這些鋼變壓器的層壓在厚度之間從0.25mm至0.5mm之間變化，鋼是導(dǎo)體，層壓和任何固定螺柱，鉚釘或螺栓都是通過(guò)非常薄的絕緣清漆涂層或通過(guò)使用的螺柱，鉚釘或螺栓的。表面上的氧化物層。

的變壓器構(gòu)造

通常，與變壓器的構(gòu)造相關(guān)的名稱取決于中央層壓鋼芯周圍的主要和次要繞組如何纏繞。變壓器結(jié)構(gòu)的兩個(gè)常見(jiàn)和基本設(shè)計(jì)是閉路變壓器和殼核變壓器。

在“封閉式”類型（形式）變壓器中，主要繞組和次級(jí)繞組在外部纏繞并圍繞環(huán)。在“殼類型”（外殼形式）變壓器中，主要繞組和次級(jí)繞組通過(guò)鋼電路（芯）內(nèi)部，該鋼電路（芯）在繞組周圍形成殼，如下所示。

變壓器結(jié)構(gòu)

 

變壓器結(jié)構(gòu)

在兩種類型的變壓器設(shè)計(jì)中，連接初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的磁通磁通完全在內(nèi)傳播，而不會(huì)損失通過(guò)空氣的磁通量。在類型的變壓器構(gòu)造中，繞組的一半纏繞在變壓器磁路的每條腿（或肢體）上，如上所示。

線圈不是在一條腿上的主要繞組和另一只次級(jí)繞線的排列，而是一半的初級(jí)繞組和一半的次級(jí)繞組，將一個(gè)放在每條腿上，將一個(gè)放在另一支腿上，以增加磁耦合，從力線的磁線同時(shí)通過(guò)初級(jí)和次級(jí)繞組。但是，通過(guò)這種類型的變壓器構(gòu)造，外部的力流的磁性線很少，這稱為“泄漏通量”。

殼類型變壓器克服了這種泄漏通量，因?yàn)槌跫?jí)繞組和次級(jí)繞組都在同一中部腿或肢體上纏繞，這是兩個(gè)外肢的橫截面面積的兩倍。這里的優(yōu)勢(shì)在于，磁通量具有兩個(gè)封閉的磁路徑，可以在返回中央線圈之前，左右側(cè)面的線圈外部流動(dòng)。

這意味著，這種類型的變壓器構(gòu)造的磁通量圍繞著φ/2等于φ/2。由于磁通量在線圈周圍具有封閉的路徑，因此這具有降低損失并提高總體效率的優(yōu)勢(shì)。

變壓器層壓

但是，您可能想知道，對(duì)于這種類型的變壓器構(gòu)造，主要和次要繞組是如何在這些層壓的鐵或鋼芯周圍纏繞的。線圈首先在具有圓柱形，矩形或橢圓形橫截面的前者上纏繞，以適合層壓芯的構(gòu)造。在外殼和型變壓器結(jié)構(gòu)中，為了安裝線圈繞組，單個(gè)層壓板被蓋章或從較大的鋼板上敲打或打孔，并形成類似于字母“ E” S，“ L” S，S，S，S，S，S，如下所示，“ u”和“ i” s 。

變壓器類型

 

 

變壓器類型

連接在一起時(shí)，這些層壓墊形成所需的形狀。例如，兩個(gè)“ e”沖壓和兩個(gè)末端關(guān)閉“ i”沖壓，從而使EI形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的殼體型變壓器的一個(gè)元素。在結(jié)構(gòu)過(guò)程中，這些單獨(dú)的層壓量緊密地束縛在一起，以減少在產(chǎn)生高度飽和的磁通密度的接縫處的不情愿。

變壓器層壓通常彼此交替堆疊以產(chǎn)生重疊的接頭，并添加更多的層壓對(duì)以構(gòu)成正確的厚度。層壓板的替代堆疊還為變壓器帶來(lái)了減少通量泄漏和鐵損耗的優(yōu)勢(shì)。EI層壓變壓器的結(jié)構(gòu)主要用于隔離變壓器的升級(jí)和降低變壓器以及自動(dòng)變壓器。

變壓器繞組安排

變壓器繞組構(gòu)成了變壓器結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要部分，因?yàn)樗鼈兪菄@層壓部分纏繞的主要電流導(dǎo)體。在單相的兩個(gè)繞組變壓器中，將存在兩個(gè)繞組，如圖所示。連接到電壓源并產(chǎn)生稱為主要繞組的磁通量的一種，第二個(gè)繞組稱為二次繞組，在該繞組中，由于相互誘導(dǎo)而導(dǎo)致電壓誘導(dǎo)。

如果次級(jí)輸出電壓小于主輸入電壓的電壓，則變壓器被稱為“降壓變壓器”。如果次級(jí)輸出電壓大于主輸入電壓，則稱為“升壓變壓器”。

 

 

的類型

型結(jié)構(gòu)

在變壓器繞組中用作主要電流導(dǎo)體的電線類型是銅或鋁。雖然鋁線更輕，而且通常比銅線便宜，但必須使用較大的導(dǎo)體橫截面區(qū)域攜帶與銅的電流相同的電流，因此它主要用于較大的功率變壓器應(yīng)用中。

低壓電路和電子電路中使用的小型KVA功率和電壓變壓器傾向于使用銅導(dǎo)體，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩臋C(jī)械強(qiáng)度和更小的導(dǎo)體尺寸。不利的一面是，如果將它們的組成，這些變壓器可能會(huì)更重。

變壓器繞組和線圈可以廣泛分類為同心線圈和夾層線圈。在型變壓器構(gòu)造中，通常在肢體周圍加強(qiáng)繞組，如上所示，較高的電壓初級(jí)繞組在較低的電壓次級(jí)繞組上纏繞。

夾雜或“煎餅”線圈由螺旋形式的扁平導(dǎo)體組成，因此由于導(dǎo)體排列在圓盤中而被命名。替代圓盤以交錯(cuò)的排列形式從外部旋轉(zhuǎn)到中心，單個(gè)線圈被堆疊在一起，并通過(guò)絕緣材料（例如塑料紙）進(jìn)行分離。三明治線圈和繞組在殼型結(jié)構(gòu)中更常見(jiàn)。

螺旋繞組也稱為螺絲繞組是在低壓高電流變壓器應(yīng)用中使用的另一個(gè)非常常見(jiàn)的圓柱線圈布置。繞組由大的橫截面矩形導(dǎo)體在其側(cè)面纏繞，絕緣鏈沿圓柱體的長(zhǎng)度并聯(lián)纏繞，并在相鄰的轉(zhuǎn)彎之間插入合適的墊片，以地減少平行鏈之間的循環(huán)電流。線圈以類似于開(kāi)瓶器的螺旋向外前進(jìn)。

磁芯

變壓器

 

 

用于防止導(dǎo)體在變壓器中短路的絕緣材料通常是空氣冷卻變壓器中的清漆或搪瓷薄層。這種薄的清漆或搪瓷涂料在芯上纏繞在電線上。

在較大的功率和分配類型變壓器中，導(dǎo)體使用浸漬的紙或布互相絕緣。將整個(gè)芯和繞組浸入并密封在包含變壓機(jī)油的防護(hù)箱中。變壓器油充當(dāng)絕緣體，也充當(dāng)冷卻劑。

變壓器點(diǎn)方向

我們不能僅僅采用層壓芯并包裹圍繞它的線圈配置之一。我們可以，但是我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，次級(jí)電壓和電流可能與主電壓和電流的相距不相同。兩個(gè)線圈繞組的確相對(duì)于另一個(gè)方向是明顯的方向。任何一個(gè)線圈都可以在方面或逆時(shí)針?lè)较蛑車p繞，因此要跟蹤其相對(duì)取向，用于識(shí)別每個(gè)繞組的給定端。

這種識(shí)別變壓器的方向或傷口方向的方法稱為“ DOT慣例”。然后，變壓器的繞組被纏繞，因此在繞組電壓之間存在正確的相位關(guān)系，而變壓器的極性被定義為相對(duì)于主電壓的次級(jí)電壓的相對(duì)極性，如下所示。

使用點(diǎn)方向的變壓器構(gòu)造

 

使用點(diǎn)方向施工

個(gè)變壓器在兩個(gè)繞組上并排顯示了兩個(gè)“點(diǎn)”。離開(kāi)次級(jí)點(diǎn)的電流是“相位”，而電流進(jìn)入主側(cè)點(diǎn)。因此，虛線末端的電壓極性也是相相的，因此當(dāng)電壓在原發(fā)線圈的虛線端為正時(shí)，次級(jí)線圈上的電壓在虛線端也為正。

第二個(gè)變壓器顯示了繞組相對(duì)端的兩個(gè)點(diǎn)，這意味著變壓器的主要和次級(jí)線圈繞組在相反的方向上纏繞。結(jié)果是，離開(kāi)次級(jí)點(diǎn)的電流為180 o “相位”，而電流進(jìn)入主點(diǎn)。因此，虛線末端的電壓極性也是相位外的，因此當(dāng)電壓在級(jí)線圈的點(diǎn)點(diǎn)處為正時(shí)，相應(yīng)的二次線圈上的電壓將為負(fù)。

然后，變壓器的構(gòu)造可以使得次級(jí)電壓可以相對(duì)于主電壓“相位”或“異相”。變壓器具有許多不同的次級(jí)繞組，它們彼此電氣隔離，重要的是要知道每個(gè)次級(jí)繞組的點(diǎn)極性，以便可以將它們連接在一起，以串聯(lián)輔助（二級(jí)電壓求和）或串聯(lián) - 孔徑（次級(jí)電壓是差異）配置。

通常需要調(diào)整變壓器的轉(zhuǎn)彎比的能力，以補(bǔ)償主電源電壓，變壓器的調(diào)節(jié)或變化負(fù)載條件的變化影響。變壓器的電壓控制通常是通過(guò)更改轉(zhuǎn)彎比進(jìn)行執(zhí)行的，因此其電壓比在高壓側(cè)的一部分繞組的一部分被挖出，從而易于調(diào)整。由于每回合的電壓低于低壓次級(jí)側(cè)，因此在高壓側(cè)敲擊。

變壓器主要點(diǎn)擊更改

主要點(diǎn)擊更改

在這個(gè)簡(jiǎn)單的示例中，計(jì)算主要的TAP更改，該更改是針對(duì)±5％的供應(yīng)電壓變化的，但是可以選擇任何值。某些變壓器可能具有兩個(gè)或兩個(gè)或兩個(gè)或兩個(gè)或兩個(gè)或多個(gè)輔助繞組，用于在不同的應(yīng)用中使用，從單個(gè)提供不同的電壓。

變壓器構(gòu)造 - 損失

鐵或鋼攜帶磁通量的能力比空氣中的能力大得多，并且這種允許磁通量流動(dòng)的能力稱為滲透性。大多數(shù)變壓器芯是由低碳鋼構(gòu)成的，其滲透性的滲透率為1500，而空氣僅為1.0。

這意味著鋼制層壓芯的磁通量可以比空氣攜帶的磁通量好1500倍。但是，當(dāng)磁通量在變壓器的鋼芯中流動(dòng)時(shí)，鋼內(nèi)出現(xiàn)了兩種類型的損失。一個(gè)稱為“渦流損失”，另一個(gè)稱為“滯后損失”。

磁滯損失

變壓器磁滯損失是由于分子對(duì)磁力磁力所需的磁性磁力流的摩擦而引起的，磁力磁力所需的磁力線，該的磁力線的磁力線，該的磁力線不斷地在一個(gè)方向上不斷變化，而另一個(gè)則是由于正弦曲線的影響電源電壓。

這種分子摩擦?xí)?dǎo)致熱量發(fā)展，這代表了變壓器的能量損失。過(guò)度的熱量損失會(huì)加班會(huì)縮短用于制造繞組和結(jié)構(gòu)的絕緣材料的壽命。因此，變壓器的冷卻很重要。

此外，變壓器旨在以特定的供應(yīng)頻率運(yùn)行。降低供應(yīng)的頻率將導(dǎo)致鐵芯的滯后和更高的溫度。因此，將供應(yīng)頻率從60赫茲降低到50赫茲將增加存在的磁滯量，從而降低了變壓器的VA容量。

渦流損失

另一方面，變壓器的渦流損耗是由磁通量圍繞芯的流動(dòng)引起的循環(huán)電流的流動(dòng)引起的。這些循環(huán)電流是生成的，因?yàn)樵诖磐可?，芯的作用像是一條電線。由于鐵芯是一個(gè)好的導(dǎo)體，因此固體鐵芯誘導(dǎo)的渦流將很大。

渦流不會(huì)對(duì)變壓器的有用性做出任何貢獻(xiàn)，而是通過(guò)像負(fù)力一樣，反對(duì)引起的電流的流動(dòng)，從而產(chǎn)生電阻加熱和內(nèi)部的功率損失。

層壓鐵芯

層壓鐵芯

變壓器芯內(nèi)的渦流損失不能完全消除，但是可以通過(guò)減小鋼芯的厚度來(lái)大大減少和控制它們。磁路徑?jīng)]有將一個(gè)大的固體鐵芯作為變壓器或線圈的磁芯物質(zhì)，而是將其分成許多稱為“層壓”的薄壓鋼形。

變壓器結(jié)構(gòu)中使用的層壓是非常細(xì)的絕緣金屬條，如我們?cè)谏厦婵吹降哪菢?，可以產(chǎn)生堅(jiān)固但層壓的芯。這些層壓是通過(guò)清漆或紙層彼此絕緣的，以提高的有效電阻率，從而增加了總體電阻以限制渦流的流動(dòng)。

所有這些絕緣材料的結(jié)果是，中不需要的誘發(fā)渦流功率損失大大降低了，因此，每個(gè)變壓器和其他電磁機(jī)的磁鐵路都被層壓。在變壓器結(jié)構(gòu)中使用層壓可減少渦流損失。

變壓器構(gòu)造 - 銅損失

能量的損失通常是由于滯后和磁路徑中的渦流造成的，通常被稱為“變壓器損失”。由于這些損失由于交替的磁場(chǎng)而發(fā)生在所有磁性材料中。每當(dāng)初級(jí)繞組能量能量時(shí)，也將始終存在變壓器損耗，即使沒(méi)有連接到次級(jí)繞組的載荷。同樣，滯后和渦流損失的組合通常稱為“變壓器鐵損耗”，因?yàn)樵谒休d荷下造成這些損失的磁通量都是恒定的。

銅損失

但是，還有一種稱為“銅損耗”的變壓器相關(guān)的能量損失。變壓器銅損耗主要是由于初級(jí)和次級(jí)繞組的電阻。大多數(shù)變壓器線圈使用銅線纏繞，銅線（ ω ）具有電阻值，正如我們從歐姆法律所知，銅線的電阻將相反，將反對(duì)任何流過(guò)它的磁化電流。

當(dāng)電荷載連接到變壓器的二次繞組時(shí)，大型電流開(kāi)始在主要繞組和次級(jí)繞組中流動(dòng)，電能和功率（I 2 R ）損耗隨熱而發(fā)生。通常，銅損耗隨載荷電流而變化，無(wú)負(fù)載幾乎為零，當(dāng)電流流量時(shí)，銅損耗在負(fù)載時(shí)。

可以通過(guò)更好的設(shè)計(jì)和構(gòu)造來(lái)提高變壓器的伏特（VA）額定值，以減少這些和銅損耗。具有高壓和當(dāng)前評(píng)級(jí)的變壓器需要大型橫截面的導(dǎo)體，以幫助地減少其銅損耗。通過(guò)強(qiáng)制空氣或油提高散熱速度（更好的冷卻），或者通過(guò)改善其絕緣層，從而可以承受更高的溫度，從而提高變壓器的VA額定值。

然后，我們可以將理想的變壓器定義為：

沒(méi)有磁滯回路或磁滯損失 →0

材料的無(wú)限電阻率，給出零渦流損失 →0零繞組阻力給出零I 2 *R銅損耗 →0