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变压器

1831年8月29日,法拉第发明了一个名为法拉第感应线圈的电感环,实际上是世界上第一个变压器原型。但法拉第只是用它来示范电磁感应原理,并没有考虑到它可以有实际用途。 法拉第感应线圈 法拉第感应线圈 1881年,路森·戈拉尔(LucienGaulard)和约翰·狄克逊·吉布斯(JohnDixonGibbs)在伦敦展示一种叫做二手发电机的设备,然后将该技术卖给美国西屋公司,这可能是第一个实用的电力变压器,但不是最早的变压器。 1884年,路森·戈拉尔和约翰·狄克逊·吉布斯在意大利都灵明的意大利都灵展示了他们的设备。早期变压器采用直线铁芯,后来被更有效的环铁芯取代。 威廉,西屋公司的工程师·史坦雷从乔治·威斯汀豪斯,路森·戈拉尔和约翰·狄克逊·吉布斯购买变压器专利后,于1885年制造了第一台实用变压器。后来,变压器的铁芯由E型铁片组成,并于1886年开始商业应用。 法拉第首先发现了变压器变压原理,但直到19世纪80年代才实际应用。变压器是发电场应输出直流电和交流电的竞争中的优势之一。变压器可以将电能转换为高压、低电流,然后转换回来,大大降低了输送过程中电能的损失,使经济输送距离更远。这样,电厂就可以建在远离用电的地方。世界上大多数电力最终通过一系列变压到达用户。 编辑工作原理 变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。它可以变换交流电压、电流和阻抗。最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成,如图所示。 变压器原理 变压器原理 铁芯的作用是加强两个线圈之间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞的损失,铁芯由涂漆的硅钢板折叠而成;两个线圈之间没有电连接,线圈由绝缘铜线(或铝线)缠绕。一个线圈连接交流电源称为初级线圈(或原线圈),另一个线圈连接电器称为线圈(或副线圈)。实际变压器非常复杂,不可避免地有铜损坏(线圈电阻加热)、铁损坏(铁心加热)和磁泄漏(空气闭合的磁感应线)。为了简化讨论,这里只介绍了理想的变压器。成立理想变压器的条件是:忽略漏磁、原线圈和副线圈的电阻、铁芯的损耗和空载电流(原线圈中的电流)。例如,当电力变压器满载运行时(副线圈输出额定功率)接近理想变压器。 变压器是利用电磁感应原理制成的静态电器。当变压器的原线圈连接到交流电源时,铁心产生交变磁通,交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。根据法拉第电磁感应定律,原副线圈中的感应电势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N二是原副线圈的匝数。由图可知U1=-e1,U2=e2(下角标1表示原线圈物理量,下角标2表示副线圈物理量)U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N称变压器变比。由上式可得U1/U2=-N1/N2=-k,即变压器原、副线圈电压的有效值比等于其匝数比,原、副线圈电压的位差为π。 进而得出: U1/U2=N1/N2 在空载电流可以忽略的情况下,有I1/I2=-N2/N1.即原副线圈电流的有效值与匝数成反比,相位差π。 进而可得 I1/I2=N2/N1 理想变压器原、副线圈功率相等P1=P2.说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总是有损耗,其效率是η=P2/P1.电力变压器效率高,可达90%以上。

标签: 电感器专用硅钢环形切割铁芯

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