变压器的基本结构和原理

变压器的基本结构和原理

虽然变压器种类繁多，用途各异，电压等级和容量不同，但变压器的基本结构大致相同。较简单的变压器是由一个闭合的软磁铁心和两个套在铁心上又相互绝缘的绕组所构成，绕组又称线圈，是变压器的电路部分。与交流电源相接的绕组叫做一次绕组，简称一次；与负载相接的绕组叫做二次绕组，简称二次。

磁芯是变压器的磁路部分，主要材料有带绕铁芯类如硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金；粉芯类如铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯、坡莫合金粉芯、铁氧体磁芯等等，工频和低频变压器电抗器一般使用硅钢片，现在厚度普遍从0.35mm到0.23mm，硅钢片又分取向和无取向两种，取向硅钢片要求高，价格是无取向硅钢片的两倍，但损耗仅为无取向硅钢片的三分之一，抑制电流谐波效果比无取向硅钢片作用更大。

线圈是变压器的电路部分，常用的材料有铜材和铝材，习惯上把线圈由铜质制成的称为全铜变压器，把线圈由铝质制成的称为全铝变压器，两者的区别主要有四点：铜的导电性好于铝，相同的电流，铝材要比铜材截面积要大，因此铜变压器比铝变压器要小；铜的重量比铝要重，相同的功率，铜变压器比铝变压器要重；铜的价格比铝要贵。

变压器损耗主要有铜损和铁损，铜损指变压器线圈电阻所引起的损耗，当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗，由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。

铜损可以通过测量变压器短路阻抗来计算。变压器的铁损包括两个方面：一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得磁芯内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时，磁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流，涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。铁损可以通过测量变压器空载电流来计算。

当变压器一次接人交流电源以后，在一次绕组中就有交流电流流过，于是在铁心中产生交变磁通，称为主磁通。它随着电源频率而变化，主磁通集中在铁心内；较少一部分在绕组外闭合，称为漏磁通，它一般很小，可忽略不计。根据电磁感应定律，一、二次绕组都将产生感应电动势。如果二次接有负载构成闭合回路，就有感应电流产生。变压器通过一、二次绕组的磁耦合把电源的能量传送给负载。

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