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变压器原理

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。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。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感效应，变换电压，电流和阻抗的器件。

变压器

变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器

输送的电能的多少由用电器的功率决定。

原理简介

Satons变压器主要应用电磁感应原理来工作。具体是：当变压器一次侧施加交流电压U1，流过一次绕组的电流为I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的较大值成正比，绕组匝数多的一侧电压高，绕组匝数少的一侧电压低，当变压器二次侧开路，即变压器空载时，一二次端电压与一二次绕组匝数成正比，即U1/U2=N1/N2,但初级与次级频率保持一致，从而实现电压的变化。

分类

按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、

氟化物（蒸发冷却）变压器。

按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。

按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。

按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。

按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

工作频率

变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。

额定功率

在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不**过规定温升的输出功率。

额定电压

指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。

电压比

指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。

空载电流

变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。

空载损耗

指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。

效率

指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常同体积下，变压器的额定功率愈大，效率就愈高。

绝缘电阻

表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

作用

变压器是一种静止的电气设备。它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等级电压和电流的设备。作用：变换交流电压、交换交流电流和变换阻抗。

技术参数

对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能。对于一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。

电压比：

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器；当N2N1时，其感应电动势要比初级所加的电压低，这种变压器称为降压变压器。

n=N1/N2

式中n 称为电压比(圈数比) 。当n1 时，则N1N2 ，U1U2 ，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器。

变压器的效率：

在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即

式中η 为变压器的效率；P1 为输入功率，P2 为输出功率。

当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时，效率η 等于**，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。铜损是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。

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，使得硅钢片内部分子相互摩擦，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。铁芯中有磁力线穿过，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。

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。

特性参数

频率响应

指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。

变压器原理

变压器原理

通频带如果变压器在中间频率的输出电压为U0，当输出电压（输入电压保持不变）下降到0.707U0时的频率范围，称为Satons变压器的通频带B。

初、次级阻抗比

变压器初、次级接入适当的阻抗Ri和Ro,使变压器初、次级阻抗匹配，则Ri和Ro的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下，变压器工作在高质状态，传输效率较高。

怎样维修变压器

变压器的故障种类较多，但常见的故障现象也不外乎短路、断路和漏电等几种。产生这些故障的原因可归纳为3个方面：一是设计有错误;二是制作质量差;三是使用条件**过了设计要求。

步骤/方法

1

变压器是否还存在设计、安装缺陷；

2

检查变压器的负荷电流、运行电压是否正常；

3

检查变压器有无渗漏油的现象，油位、油色、温度否**过允许值，油浸自冷变压器上层油温一般在85℃以下，强油风冷和强油水冷变压器应在75℃以下；

4

检查变压器的高、低压瓷套管是否清洁，有无裂纹、破损及闪络放电痕迹；

5

检查变压器的接线端子有无接触不良、过热现象；

6

检查变压器的运行声音是否正常；正常运行时有均匀的嗡嗡电磁声，如内部有噼啪的放电声则可能是绕组绝缘的击穿现象，如出现不均匀的电磁声，可能是铁芯的穿芯螺栓或螺母有松动。

7

检查变压器的吸湿剂是否达到饱和状态；

8

检查变压器的油截门是否正常，通向气体继电器的截门和散热器的截门是否处于打开状态；

9

检查变压器的防爆管隔膜是否完整，隔膜玻璃是否刻划有“十”字；

10

检查变压器的冷却装置是否运行正常，散热管温度是否均匀，有无油管堵塞现象；

检查变压器的外壳接地是否良好；

检查瓦斯继电器内是否充满油，无气体存在；

对室外变压器，重点检查基础是否良好，有无基础下沉，对变台杆，检查电杆是否牢固，木杆、杆根有无腐朽现象。

对室内变压器，重点检查门窗是否完好，检查百叶窗铁丝纱是否完整；

其他应该检查的项目。

当变压器绕组发生短路时，所产生的现象是变压器温度过高、有焦臭味、冒烟、输出电压降低、输出电压不稳定等。若发现这些现象时，则应立即切断电源，进行检查。产生短路的主要原因有：由于变压器受潮使内部发霉，日久会使绝缘层损坏，造成严重漏电或短路;或由于变压器绝缘材料日久老化、绝缘性能降低，引起绝缘击穿，造成短路。另外电源电压突然升高也可引起绝缘击穿、绕组短路。

变压器断路时无输出电压，一次侧输入电流很小或无输入电流。产生断路的主要原因有：外部引线断线;引线与焊片脱焊;线包经碰撞断线和受潮后发生内部霉断等。

找到变压器产生的故障原因后，即可进行修理。对于外部故障，若断线、脱焊，则可重新焊接和冥换新线;若引出线端子和铁心之间打火或端子之间打火造成绝缘烧焦的，则应适当拉开端子与铁心、或端子与端子之间的距离;若绝缘层烧焦，则应予以更换或除去其烧焦部分并用环氧树脂胶封闭。

对于因受潮而产生短路或空载损耗大的变压器，若线圈已发生短路，则必须将短路的线包拆除并重新绕制。一般因受潮而还未造成短路的变压器，切记不要通电，以免造成绝缘层击穿，可放人干燥箱进行烘干，恢复它的绝缘性能。

若空载损耗大，但绝缘电阻(线圈之间、线圈与扣铁心之间)正常的变压器，对于其可能存在铁心的质量差、铁损大，或者线圈有局部短路的情况，则可用短路测试仪等进行检查，排除故障后再继续用。若确实查明发生在变压器内部的断线、短路等故障，则必须拆卸变压器进行修理时，可按以下步骤进行。

　　第一步拆卸铁心。变压器往往灌注沥青、蜡等材料，拆卸前应加热使其溶化脱离变压器，另外应将变压器引线从端子上焊掉，取下固定夹板，用螺钉旋具撬起**片硅钢片，然后用钳子将硅钢片一片一片地拉出来。取出硅钢片时，必须要小心，不要损坏线圈引线，同时要避免硅钢片折断和弯曲。然后，将取出的硅钢片收集在一起，用纸包好，以免丢失和损坏绝缘。

　　第二步拆卸线圈。取出铁心后，首先对线圈外观作一次检查，看外观无损坏，然后再次用绝缘电阻表检查故障究竟发生在哪一个线圈，以便有目的地拆卸。拆卸时要注意记下层间绝缘、导线直径、每层圈数和层数等，以便重新绕制时参考。同时，应注意保护导线绝缘漆的表皮，以便再次使用;还要特别注意查找和发现线圈短路和断路的原因。当找到发生故障的部位并进行处理后，可按原来绕制方法重新绕制，并在绕制和修复后，进行各方面测试和检查。待在各项指标均符合要求后，方可继续使用。

END

注意事项

当变压器绕组发生短路时，所产生的现象是变压器温度过高、有焦臭味、冒烟、输出电压降低、输出电压不稳定等。若发现这些现象时，则应立即切断电源，进行检查。产生短路的主要原因有：由于变压器受潮使内部发霉，日久会使绝缘层损坏，造成严重漏电或短路;或由于变压器绝缘材料日久老化、绝缘性能降低，引起绝缘击穿，造成短路。另外电源电压突然升高也可引起绝缘击穿、绕组短路。