變壓器種類

變壓器是一種靜態電磁裝置，包含位於公共磁路上並因此相互感應連接的兩個到多個線圈。它用作變壓器，通過電磁感應將交流電轉換為電能，而不改變電流的頻率。變壓器用於交流電壓轉換和 電流隔離 在電氣和電子工程的各個領域。

平心而論，我們注意到在某些情況下變壓器可能只包含一個繞組（自耦變壓器），而鐵芯可能完全沒有（HF — transformer），但大多數變壓器的鐵芯（磁路）由 軟磁鐵磁材料, 以及兩個或多個被共同磁通量覆蓋的絕緣帶或線圈，但首先放在首位。讓我們看看它們是什麼類型的變壓器，它們是如何排列的以及它們的用途。

電源變壓器

這種類型的低頻 (50-60 Hz) 變壓器用於電網，以及用於接收和轉換電能的裝置。為什麼叫權力呢？因為正是這種類型的變壓器用於從電力線提供和接收電力，其中電壓可以達到1150 kV。

在城市電網中，電壓達到 10 kV。正是通過 強大的低頻變壓器 電壓也下降到消費者要求的0.4kV、380/220伏特。

在結構上，典型的電力變壓器可能包含兩個、三個或更多繞組，這些繞組佈置在鎧裝電工鋼芯上，其中一些低壓繞組並聯饋電（分繞組變壓器）。

這對於同時提升從多個發電機接收的電壓很有用。通常，電力變壓器被放置在裝有變壓器油的油箱中，並且在特別強大的樣本的情況下，添加主動冷卻系統。

變電站和發電廠安裝了容量高達 4000 kVA 的三相電力變壓器。三相更為常見，因為與三個單相相比，損失最多可減少 15%。

電源變壓器

在20世紀80年代和90年代，幾乎所有的電器都可以找到線路變壓器的身影。在電源變壓器（通常是單相）的幫助下，頻率為 50 Hz 的 220 伏家庭網絡的電壓被降低到電器所需的水平，例如 5、12、24 或 48 伏。

線路變壓器通常由多個次級繞組製成，因此可以使用多個電壓源為電路的不同部分供電。特別是，TN（白熾變壓器）變壓器總是（並且仍然可以）在存在無線電管的電路中找到。

現代線路變壓器是在一組電工鋼板的 W 形、棒形或環形鐵芯上構造的，線圈繞在其上。磁路的環形形狀使得可以獲得更緊湊的變壓器。

如果我們比較相同總功率的環形鐵芯和W形鐵芯的變壓器，環形鐵芯佔用的空間會更小，而且環形磁路的表面完全被繞組覆蓋，沒有空軛，具有裝甲 W 形或棒狀核的情況。電網尤其包括功率高達 6 kW 的焊接變壓器。電源變壓器當然屬於低頻變壓器。

自耦變壓器

一種類型的低頻變壓器是自耦變壓器，其中次級繞組是初級的一部分，或者初級是次級的一部分。也就是說，在自耦變壓器中，繞組不僅磁連接，而且電連接。多個引線由一個線圈製成，允許您僅從一個線圈獲得不同的電壓。

自耦變壓器的主要優點是成本較低，因為繞組使用的導線更少，鐵芯使用的鋼材更少，因此重量比傳統變壓器輕。缺點是線圈缺乏電流隔離。

自耦變壓器用於自動控制裝置，也廣泛用於高壓電網中。如今，電網中對採用三角形或星形連接的三相自耦變壓器的需求量很大。

功率自耦變壓器的容量可達數百兆瓦。自耦變壓器還用於啟動強大的交流電機。自耦變壓器對於低變壓比特別有用。

實驗室自耦變壓器

自耦變壓器的一個特例是實驗室自耦變壓器 (LATR)。它允許您平滑地調整提供給用戶的電壓。 LATR 設計是 環形變壓器 具有從匝到匝具有未絕緣“軌道”的單個繞組，也就是說，可以連接到繞組的每一匝。軌道接觸由一個由旋鈕控制的滑動碳刷提供。

因此，您可以獲得負載上不同幅度的有效電壓。典型的單相驅動器允許您接受 0 至 250 伏的電壓，以及三相 - 0 至 450 伏的電壓。功率為 0.5 至 10 kW 的 LATR 在實驗室中非常流行，用於調整電氣設備。

電流互感器

電流互感器 稱為變壓器，其初級繞組連接到電流源，次級繞組連接到具有低內阻的保護或測量設備。最常見的電流互感器類型是儀表電流互感器。

電流互感器的初級繞組（通常只有一匝，一根導線）串聯在要測量交流電的電路中。事實證明，次級繞組的電流與初級的電流成正比，而次級繞組必須加載，否則次級繞組的電壓可能高到足以破壞絕緣。此外，如果 CT 的次級繞組開路，磁路會因感應的未補償電流而燒毀。

電流互感器的結構是由疊層矽冷軋電工鋼製成的鐵芯，其上繞有一個或多個絕緣的次級繞組。初級繞組通常只是一個母線或導線，測量電流通過磁路的窗口（順便說一句，這個原理被用於 鉗錶). 電流互感器的主要特性是變壓比，例如 100/5 A。

電流互感器廣泛用於電流測量和繼電保護電路中。它們是安全的，因為被測電路和次級電路彼此電隔離。通常，工業電流互感器製造有兩組或更多組次級繞組，其中一組連接到保護裝置，另一組連接到測量裝置，例如儀表。

脈衝變壓器

在幾乎所有現代主電源、各種逆變器、焊機和其他大功率和小功率電氣轉換器中，都使用了脈衝變壓器。今天，脈衝電路幾乎完全取代了帶有疊層鋼芯的重型低頻變壓器。

典型的脈衝變壓器是鐵氧體磁芯變壓器。鐵芯（磁路）的形狀可以完全不同：環形、棒狀、杯狀、W型、U型。鐵氧體優於變壓器鋼的優勢是顯而易見的——基於鐵氧體的變壓器可以在高達 500 kHz 或更高的頻率下工作。

由於脈衝變壓器是一種高頻變壓器，其尺寸隨頻率的升高而顯著減小。繞組所需的導線較少，勵磁電流足以在初級迴路中獲得高頻電流， IGBT 或雙極晶體管，有時是幾個，具體取決於脈衝電源電路的拓撲結構（正向 — 1，推挽 — 2，半橋 — 2，橋 — 4）。

平心而論，我們注意到，如果採用反向供電電路，那麼變壓器本質上就是一個雙扼流圈，因為在次級電路中蓄電和放電的過程在時間上是分開的，即不進行同時，因此，在反激式控制電路中，它仍然是扼流圈而不是變壓器。

如今，從節能燈的鎮流器和各種小工具的充電器，到電焊機和強大的逆變器，帶有變壓器和鐵氧體扼流圈的脈衝電路隨處可見。

脈衝電流互感器

為了測量脈衝電路中電流的大小和（或）方向，經常使用脈衝電流互感器，它是鐵氧體磁芯，通常是環形（環形），具有一個繞組。一根電線穿過鐵芯環，要檢查其中的電流，線圈本身加載在一個電阻上。

例如，環包含 1000 匝導線，則初級（帶螺紋的導線）和次級繞組的電流之比將為 1000 比 1。如果環的繞組加載在已知值的電阻上，那麼在它兩端測得的電壓將與線圈的電流成正比，這意味著測得的電流是通過該電阻器的電流的 1000 倍。

工業上生產不同變比的衝擊電流互感器。設計者只需要在這樣的變壓器上連接一個電阻和一個測量電路。如果你想知道電流的方向，而不是它的大小，那麼電流互感器的繞組只是通過兩個相反的齊納二極管充電。

電機和變壓器之間的通信

電力變壓器始終包含在教育機構所有電氣工程專業學習的電機課程中。本質上，變壓器不是電機，而是電氣設備，因為沒有運動部件，運動部件的存在是任何機器作為一種機制的特徵。因此，上述課程，在為避免誤解，應稱為“電機和電力變壓器課程”。

將變壓器納入所有電機課程有兩個原因。一個是歷史淵源：製造交流電機的工廠也製造變壓器，因為僅僅變壓器的存在就使交流電機比直流電機具有優勢，這最終導致了它們在行業中的主導地位。現在無法想像沒有變壓器的大型交流裝置。

但是，隨著交流電機和變壓器生產的發展，需要將變壓器的生產集中在專門的變壓器廠。事實上，由於可以使用變壓器遠距離傳輸交流電，因此變壓器較高電壓的增加速度遠快於交流電機電壓的增加速度。

在交流電機發展的現階段，其最高合理電壓為36kV。同時，實際實施的電力變壓器最高電壓達到了1150kV。如此高的變壓器電壓及其在暴露於雷電下的架空電力線上的運行導致了非常特殊的變壓器問題，這些問題對於電機來說是陌生的。

這導致生產的技術問題與電氣工程的技術問題如此不同，以至於變壓器分離成獨立生產成為必然。因此，第一個原因——使變壓器靠近電機的工業聯繫——消失了。

第二個原因是根本性的，在於實踐中使用的變壓器以及電機都是基於 電磁感應原理（法拉第定律）, — 仍然是他們之間不可動搖的紐帶。同時，為了理解交流電機中的許多現象，變壓器中發生的物理過程的知識是絕對必要的，而且，一大類交流電機的理論可以簡化為變壓器，從而促進他們的理論思考。

因此，在交流電機的理論中，變壓器的理論佔有很強的地位，但不能由此推論變壓器就可以稱為電機。此外，應牢記變壓器的目標設定和能量轉換過程與電機不同。

電機的目的是將機械能轉換為電能（發電機），或者相反，將電能轉換為機械能（電動機），同時在變壓器中，我們處理的是將一種交流電能轉換為交流電當前電能。不同種類的電流。