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變壓器的分類及發(fā)展歷史

2023-02-27

發(fā)展歷史

法拉第在1831年8月29日發(fā)明了一個“電感環(huán)”，稱為“法拉第感應(yīng)線圈”，實(shí)際上是世界上首只變壓器雛形。但法拉第只是用它來示范電磁感應(yīng)原理，并沒有考慮過它可以有實(shí)際的用途。

1881年，路森·戈拉爾（Lucien Gaulard）和約翰·狄克遜·吉布斯（John Dixon Gibbs）在倫敦展示一種稱為“二次手發(fā)電機(jī)”的設(shè)備，然后把這項(xiàng)技術(shù)賣給了美國西屋公司，這可能是首臺實(shí)用的電力變壓器，但并不是更早的變壓器。

1884年，路森·戈拉爾和約翰·狄克遜·吉布斯在采用電力照明的意大利都靈市展示了他們的設(shè)備。早期變壓器采用直線型鐵心，后來被更有效的環(huán)形鐵心取代。

西屋公司的工程師威廉·史坦雷從喬治·威斯汀豪斯、路森·戈拉爾與約翰·狄克遜·吉布斯買來變壓器專利以后，在1885年制造了首臺實(shí)用的變壓器。后來變壓器的鐵心由E型的鐵片疊合而成，并于1886年開始商業(yè)運(yùn)用。

變壓器變壓原理首先由法拉第發(fā)現(xiàn)，但是直到十九世紀(jì)80年代才開始實(shí)際應(yīng)用。在發(fā)電場應(yīng)該輸出直流電和交流電的競爭中，交流電能夠使用變壓器是其優(yōu)勢之一。變壓器可以將電能轉(zhuǎn)換成高電壓低電流形式，然后再轉(zhuǎn)換回去，因此大大減小了電能在輸送過程中的損失，使得電能的經(jīng)濟(jì)輸送距離達(dá)到更遠(yuǎn)。如此一來，發(fā)電廠便可以建在遠(yuǎn)離用電的地方。世界大多數(shù)電力經(jīng)過一系列的變壓更終才到達(dá)用戶那里的。

工作原理

變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。更簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成。中電變壓器

鐵心的作用是加強(qiáng)兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內(nèi)渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線（或鋁線）繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈（或原線圈），另一個線圈接用電器稱為次級線圈（或副線圈）。實(shí)際的變壓器是很復(fù)雜的，不可避免地存在銅損（線圈電阻發(fā)熱）、鐵損（鐵心發(fā)熱）和漏磁（經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線）等，為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通，忽略原、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流（副線圈開路原線圈線圈中的電流）。例如電力變壓器在滿載運(yùn)行時（副線圈輸出額定功率）即接近理想變壓器情況。

主要分類

一般變壓器的分類可歸納如下：

1、按相數(shù)分：

1）單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。

2）三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。

2、按冷卻方式分：

1）干式變壓器：依靠空氣對流進(jìn)行自然冷卻或增加風(fēng)機(jī)冷卻，多用于高層建筑、高速收費(fèi)站點(diǎn)用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。

2）油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。

3、按用途分：

1）電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。

2）儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護(hù)裝置。

3）試驗(yàn)變壓器：能產(chǎn)生高壓，對電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。