变压器种类

变压器是一种静态电磁装置，包含位于公共磁路上并因此相互感应连接的两个到多个线圈。它用作变压器，通过电磁感应将交流电转换为电能，而不改变电流的频率。变压器用于交流电压转换和 电流隔离 在电气和电子工程的各个领域。

平心而论，我们注意到在某些情况下变压器可能只包含一个绕组（自耦变压器），而铁芯可能完全没有（HF — transformer），但大多数变压器的铁芯（磁路）由 软磁铁磁材料, 以及两个或多个被共同磁通量覆盖的绝缘带或线圈，但首先放在首位。让我们看看它们是什么类型的变压器，它们是如何排列的以及它们的用途。

电源变压器

这种类型的低频 (50-60 Hz) 变压器用于电网，以及用于接收和转换电能的装置。为什么叫权力呢？因为正是这种类型的变压器用于从电力线提供和接收电力，其中电压可以达到1150 kV。

在城市电网中，电压达到 10 kV。正是通过 强大的低频变压器 电压也下降到消费者要求的0.4kV、380/220伏特。

在结构上，典型的电力变压器可能包含两个、三个或更多绕组，这些绕组布置在铠装电工钢芯上，其中一些低压绕组并联馈电（分绕组变压器）。

这对于同时提升从多个发电机接收的电压非常有用。通常，电力变压器被放置在装有变压器油的油箱中，并且在特别强大的样本的情况下，添加主动冷却系统。

变电站和发电厂安装了容量高达 4000 kVA 的三相电力变压器。三相更为常见，因为与三个单相相比，损失最多可减少 15%。

电源变压器

在20世纪80年代和90年代，几乎所有的电器都可以找到线路变压器的身影。在电源变压器（通常是单相）的帮助下，频率为 50 Hz 的 220 伏家庭网络的电压被降低到电器所需的水平，例如 5、12、24 或 48 伏。

线路变压器通常由多个次级绕组制成，因此可以使用多个电压源为电路的不同部分供电。特别是，TN（白炽变压器）变压器总是（并且仍然可以）在存在无线电管的电路中找到。

现代线路变压器是在一组电工钢板的 W 形、棒形或环形铁芯上构造的，线圈绕在其上。磁路的环形形状使得可以获得更紧凑的变压器。

如果我们比较相同总功率的环形铁芯和W形铁芯的变压器，环形铁芯占用的空间会更小，而且环形磁路的表面完全被绕组覆盖，没有空轭，具有装甲 W 形或棒状核的情况。电网尤其包括功率高达 6 kW 的焊接变压器。电源变压器当然属于低频变压器。

自耦变压器

一种类型的低频变压器是自耦变压器，其中次级绕组是初级的一部分，或者初级是次级的一部分。也就是说，在自耦变压器中，绕组不仅磁连接，而且电连接。多个引线由一个线圈制成，允许您从一个线圈获得不同的电压。

自耦变压器的主要优点是成本较低，因为绕组使用的导线更少，铁芯使用的钢材更少，因此重量比传统变压器轻。缺点是线圈缺乏电流隔离。

自耦变压器用于自动控制装置，也广泛用于高压电网中。如今，电网中对采用三角形或星形连接的三相自耦变压器的需求量很大。

功率自耦变压器的容量可达数百兆瓦。自耦变压器还用于启动强大的交流电机。自耦变压器对于低变压比特别有用。

实验室自耦变压器

自耦变压器的一个特例是实验室自耦变压器 (LATR)。它允许您平滑地调整提供给用户的电压。 LATR 设计是 环形变压器 具有从匝到匝具有未绝缘“轨道”的单个绕组，也就是说，可以连接到绕组的每一匝。轨道接触由一个由旋钮控制的滑动碳刷提供。

因此，您可以获得负载上不同幅度的有效电压。典型的单相驱动器允许您接受 0 至 250 伏的电压，以及三相 - 0 至 450 伏的电压。功率为 0.5 至 10 kW 的 LATR 在实验室中非常流行，用于调整电气设备。

电流互感器

电流互感器 称为变压器，其初级绕组连接到电流源，次级绕组连接到具有低内阻的保护或测量设备。最常见的电流互感器类型是仪表电流互感器。

电流互感器的初级绕组（通常只有一匝，一根导线）串联在要测量交流电的电路中。事实证明，次级绕组的电流与初级的电流成正比，而次级绕组必须加载，否则次级绕组的电压可能高到足以破坏绝缘。此外，如果 CT 的次级绕组开路，磁路会因感应的未补偿电流而烧毁。

电流互感器的结构是由叠层硅冷轧电工钢制成的铁芯，其上绕有一个或多个绝缘的次级绕组。初级绕组通常只是一个母线或导线，测量电流通过磁路的窗口（顺便说一句，这个原理被用于 钳表). 电流互感器的主要特性是变压比，例如 100/5 A。

电流互感器广泛用于电流测量和继电保护电路中。它们是安全的，因为被测电路和次级电路彼此电隔离。通常，工业电流互感器制造有两组或更多组次级绕组，其中一组连接到保护装置，另一组连接到测量装置，例如仪表。

脉冲变压器

在几乎所有现代主电源、各种逆变器、焊机和其他大功率和小功率电气转换器中，都使用了脉冲变压器。今天，脉冲电路几乎完全取代了带有叠层钢芯的重型低频变压器。

典型的脉冲变压器是铁氧体磁芯变压器。铁芯（磁路）的形状可以完全不同：环形、棒状、杯状、W型、U型。铁氧体优于变压器钢的优势是显而易见的——基于铁氧体的变压器可以在高达 500 kHz 或更高的频率下工作。

由于脉冲变压器是一种高频变压器，其尺寸随频率的升高而显着减小。绕组所需的导线较少，励磁电流足以在初级回路中获得高频电流， IGBT 或双极晶体管，有时是多个，具体取决于脉冲电源电路的拓扑结构（正向 — 1、推挽 — 2、半桥 — 2、桥 — 4）。

平心而论，我们注意到，如果采用反向供电电路，那么变压器本质上就是一个双扼流圈，因为在次级电路中蓄电和放电的过程在时间上是分开的，即不进行同时，因此，在反激式控制电路中，它仍然是扼流圈而不是变压器。

带有变压器和铁氧体扼流圈的脉冲电路如今随处可见，从节能灯的镇流器和各种小工具的充电器，到电焊机和强大的逆变器。

脉冲电流互感器

为了测量脉冲电路中电流的大小和（或）方向，经常使用脉冲电流互感器，它是铁氧体磁芯，通常是环形（环形），具有一个绕组。一根导线穿过磁芯环，要检查其中的电流，线圈本身加载在一个电阻上。

例如，环包含 1000 匝导线，则初级（带螺纹的导线）和次级绕组的电流之比将为 1000 比 1。如果环的绕组加载在已知值的电阻上，那么在它两端测得的电压将与线圈的电流成正比，这意味着测得的电流是通过该电阻器的电流的 1000 倍。

工业上生产不同变比的冲击电流互感器。设计者只需要在这种变压器上连接一个电阻和一个测量电路。如果你想知道电流的方向，而不是它的大小，那么电流互感器的绕组只是通过两个相反的齐纳二极管充电。

电机和变压器之间的通信

电力变压器始终包含在教育机构所有电气工程专业学习的电机课程中。本质上，变压器不是电机，而是电气设备，因为没有运动部件，运动部件的存在是任何机器作为一种机制的特征。因此，上述课程，在为避免误解，应称为“电机和电力变压器课程”。

将变压器纳入所有电机课程有两个原因。一个是历史渊源：制造交流电机的工厂也制造变压器，因为仅仅变压器的存在就使交流电机比直流电机具有优势，最终导致它们在行业中占据主导地位。现在无法想象没有变压器的大型交流装置。

但是，随着交流电机和变压器生产的发展，需要将变压器的生产集中在专门的变压器厂。事实上，由于可以使用变压器远距离传输交流电，因此变压器较高电压的增加速度远快于交流电机电压的增加速度。

在交流电机发展的现阶段，其最高合理电压为36kV。同时，实际实施的电力变压器最高电压达到了1150kV。如此高的变压器电压及其在暴露于雷电下的架空电力线上的运行导致了非常特殊的变压器问题，这些问题对于电机来说是陌生的。

这导致生产的技术问题与电气工程的技术问题如此不同，以至于变压器分离成独立生产成为必然。因此，第一个原因——使变压器靠近电机的工业联系——消失了。

第二个原因是根本性的，在于实践中使用的变压器以及电机都是基于 电磁感应原理（法拉第定律）, — 仍然是他们之间不可动摇的纽带。同时，为了理解交流电机中的许多现象，变压器中发生的物理过程的知识是绝对必要的，而且，一大类交流电机的理论可以简化为变压器，从而促进他们的理论思考。

因此，在交流电机的理论中，变压器的理论占有很强的地位，但不能由此推论变压器就可以称为电机。此外，应牢记变压器的目标设定和能量转换过程与电机不同。

电机的目的是将机械能转换为电能（发电机），或者相反，将电能转换为机械能（电动机），同时在变压器中，我们处理的是将一种交流电能转换为交流电当前电能。不同种类的电流。