变压器构造

　　这些损耗主要归因于铁回路中引起的电压，该电路不断受到外侧正弦电源电压设置的交替磁场。减少这些不必要的功率损耗的一种方法是从薄钢层压板中构建变压器芯。
　　在大多数类型的变压器结构中，中央铁芯是由通常由薄硅钢层压制成的高度渗透材料构成的。将这些薄的层压组装在一起，以提供所需的磁性路径的磁损耗。钢板本身的电阻率很高，因此通过使层压非常薄来减少任何涡流损失。
　　这些钢变压器的层压在厚度之间从0.25mm至0.5mm之间变化，钢是导体，层压和任何固定螺柱，铆钉或螺栓都是通过非常薄的绝缘清漆涂层或通过使用的螺柱，铆钉或螺栓的。表面上的氧化物层。
　　的变压器构造
　　通常，与变压器的构造相关的名称取决于中央层压钢芯周围的主要和次要绕组如何缠绕。变压器结构的两个常见和基本设计是闭路变压器和壳核变压器。
　　在“封闭式”类型（形式）变压器中，主要绕组和次级绕组在外部缠绕并围绕环。在“壳类型”（外壳形式）变压器中，主要绕组和次级绕组通过钢电路（芯）内部，该钢电路（芯）在绕组周围形成壳，如下所示。
　　变压器结构

　　变压器结构
　　在两种类型的变压器设计中，连接初级绕组和次级绕组的磁通磁通完全在内传播，而不会损失通过空气的磁通量。在类型的变压器构造中，绕组的一半缠绕在变压器磁路的每条腿（或肢体）上，如上所示。
　　线圈不是在一条腿上的主要绕组和另一只次级绕线的排列，而是一半的初级绕组和一半的次级绕组，将一个放在每条腿上，将一个放在另一支腿上，以增加磁耦合，从力线的磁线同时通过初级和次级绕组。但是，通过这种类型的变压器构造，外部的力流的磁性线很少，这称为“泄漏通量”。
　　壳类型变压器克服了这种泄漏通量，因为初级绕组和次级绕组都在同一中部腿或肢体上缠绕，这是两个外肢的横截面面积的两倍。这里的优势在于，磁通量具有两个封闭的磁路径，可以在返回中央线圈之前，左右侧面的线圈外部流动。
　　这意味着，这种类型的变压器构造的磁通量围绕着φ/2等于φ/2。由于磁通量在线圈周围具有封闭的路径，因此这具有降低损失并提高总体效率的优势。
　　变压器层压
　　但是，您可能想知道，对于这种类型的变压器构造，主要和次要绕组是如何在这些层压的铁或钢芯周围缠绕的。线圈首先在具有圆柱形，矩形或椭圆形横截面的前者上缠绕，以适合层压芯的构造。在外壳和型变压器结构中，为了安装线圈绕组，单个层压板被盖章或从较大的钢板上敲打或打孔，并形成类似于字母“ E” S，“ L” S，S，S，S，S，S，如下所示，“ u”和“ i” s 。
　　变压器类型

　　变压器类型
　　连接在一起时，这些层压垫形成所需的形状。例如，两个“ e”冲压和两个末端关闭“ i”冲压，从而使EI形成一个标准的壳体型变压器的一个元素。在结构过程中，这些单独的层压量紧密地束缚在一起，以减少在产生高度饱和的磁通密度的接缝处的不情愿。
　　变压器层压通常彼此交替堆叠以产生重叠的接头，并添加更多的层压对以构成正确的厚度。层压板的替代堆叠还为变压器带来了减少通量泄漏和铁损耗的优势。EI层压变压器的结构主要用于隔离变压器的升级和降低变压器以及自动变压器。
　　变压器绕组安排
　　变压器绕组构成了变压器结构的另一个重要部分，因为它们是围绕层压部分缠绕的主要电流导体。在单相的两个绕组变压器中，将存在两个绕组，如图所示。连接到电压源并产生称为主要绕组的磁通量的一种，第二个绕组称为二次绕组，在该绕组中，由于相互诱导而导致电压诱导。
　　如果次级输出电压小于主输入电压的电压，则变压器被称为“降压变压器”。如果次级输出电压大于主输入电压，则称为“升压变压器”。

　　的类型
　　型结构
　　在变压器绕组中用作主要电流导体的电线类型是铜或铝。虽然铝线更轻，而且通常比铜线便宜，但必须使用较大的导体横截面区域携带与铜的电流相同的电流，因此它主要用于较大的功率变压器应用中。
　　低压电路和电子电路中使用的小型KVA功率和电压变压器倾向于使用铜导体，因为它们具有更高的机械强度和更小的导体尺寸。不利的一面是，如果将它们的组成，这些变压器可能会更重。
　　变压器绕组和线圈可以广泛分类为同心线圈和夹层线圈。在型变压器构造中，通常在肢体周围加强绕组，如上所示，较高的电压初级绕组在较低的电压次级绕组上缠绕。
　　夹杂或“煎饼”线圈由螺旋形式的扁平导体组成，因此由于导体排列在圆盘中而被命名。替代圆盘以交错的排列形式从外部旋转到中心，单个线圈被堆叠在一起，并通过绝缘材料（例如塑料纸）进行分离。三明治线圈和绕组在壳型结构中更常见。
　　螺旋绕组也称为螺丝绕组是在低压高电流变压器应用中使用的另一个非常常见的圆柱线圈布置。绕组由大的横截面矩形导体在其侧面缠绕，绝缘链沿圆柱体的长度并联缠绕，并在相邻的转弯之间插入合适的垫片，以地减少平行链之间的循环电流。线圈以类似于开瓶器的螺旋向外前进。
　　磁芯
　　变压器

　　用于防止导体在变压器中短路的绝缘材料通常是空气冷却变压器中的清漆或搪瓷薄层。这种薄的清漆或搪瓷涂料在芯上缠绕在电线上。
　　在较大的功率和分配类型变压器中，导体使用浸渍的纸或布互相绝缘。将整个芯和绕组浸入并密封在包含变压机油的防护箱中。变压器油充当绝缘体，也充当冷却剂。
　　变压器点方向
　　我们不能仅仅采用层压芯并包裹围绕它的线圈配置之一。我们可以，但是我们可能会发现，次级电压和电流可能与主电压和电流的相距不相同。两个线圈绕组的确相对于另一个方向是明显的方向。任何一个线圈都可以在方面或逆时针方向周围缠绕，因此要跟踪其相对取向，用于识别每个绕组的给定端。
　　这种识别变压器的方向或伤口方向的方法称为“ DOT惯例”。然后，变压器的绕组被缠绕，因此在绕组电压之间存在正确的相位关系，而变压器的极性被定义为相对于主电压的次级电压的相对极性，如下所示。
　　使用点方向的变压器构造

　　使用点方向施工
　　个变压器在两个绕组上并排显示了两个“点”。离开次级点的电流是“相位”，而电流进入主侧点。因此，虚线末端的电压极性也是相相的，因此当电压在原发线圈的虚线端为正时，次级线圈上的电压在虚线端也为正。
　　第二个变压器显示了绕组相对端的两个点，这意味着变压器的主要和次级线圈绕组在相反的方向上缠绕。结果是，离开次级点的电流为180 o “相位”，而电流进入主点。因此，虚线末端的电压极性也是相位外的，因此当电压在级线圈的点点处为正时，相应的二次线圈上的电压将为负。
　　然后，变压器的构造可以使得次级电压可以相对于主电压“相位”或“异相”。变压器具有许多不同的次级绕组，它们彼此电气隔离，重要的是要知道每个次级绕组的点极性，以便可以将它们连接在一起，以串联辅助（二级电压求和）或串联 - 孔径（次级电压是差异）配置。
　　通常需要调整变压器的转弯比的能力，以补偿主电源电压，变压器的调节或变化负载条件的变化影响。变压器的电压控制通常是通过更改转弯比进行执行的，因此其电压比在高压侧的一部分绕组的一部分被挖出，从而易于调整。由于每回合的电压低于低压次级侧，因此在高压侧敲击。
　　变压器主要点击更改
　　主要点击更改
　　在这个简单的示例中，计算主要的TAP更改，该更改是针对±5％的供应电压变化的，但是可以选择任何值。某些变压器可能具有两个或两个或两个或两个或两个或多个辅助绕组，用于在不同的应用中使用，从单个提供不同的电压。
　　变压器构造 - 损失
　　铁或钢携带磁通量的能力比空气中的能力大得多，并且这种允许磁通量流动的能力称为渗透性。大多数变压器芯是由低碳钢构成的，其渗透性的渗透率为1500，而空气仅为1.0。
　　这意味着钢制层压芯的磁通量可以比空气携带的磁通量好1500倍。但是，当磁通量在变压器的钢芯中流动时，钢内出现了两种类型的损失。一个称为“涡流损失”，另一个称为“滞后损失”。
　　磁滞损失
　　变压器磁滞损失是由于分子对磁力磁力所需的磁性磁力流的摩擦而引起的，磁力磁力所需的磁力线，该的磁力线的磁力线，该的磁力线不断地在一个方向上不断变化，而另一个则是由于正弦曲线的影响电源电压。
　　这种分子摩擦会导致热量发展，这代表了变压器的能量损失。过度的热量损失会加班会缩短用于制造绕组和结构的绝缘材料的寿命。因此，变压器的冷却很重要。
　　此外，变压器旨在以特定的供应频率运行。降低供应的频率将导致铁芯的滞后和更高的温度。因此，将供应频率从60赫兹降低到50赫兹将增加存在的磁滞量，从而降低了变压器的VA容量。
　　涡流损失
　　另一方面，变压器的涡流损耗是由磁通量围绕芯的流动引起的循环电流的流动引起的。这些循环电流是生成的，因为在磁通量上，芯的作用像是一条电线。由于铁芯是一个好的导体，因此固体铁芯诱导的涡流将很大。
　　涡流不会对变压器的有用性做出任何贡献，而是通过像负力一样，反对引起的电流的流动，从而产生电阻加热和内部的功率损失。
　　层压铁芯
　　层压铁芯
　　变压器芯内的涡流损失不能完全消除，但是可以通过减小钢芯的厚度来大大减少和控制它们。磁路径没有将一个大的固体铁芯作为变压器或线圈的磁芯物质，而是将其分成许多称为“层压”的薄压钢形。
　　变压器结构中使用的层压是非常细的绝缘金属条，如我们在上面看到的那样，可以产生坚固但层压的芯。这些层压是通过清漆或纸层彼此绝缘的，以提高的有效电阻率，从而增加了总体电阻以限制涡流的流动。
　　所有这些绝缘材料的结果是，中不需要的诱发涡流功率损失大大降低了，因此，每个变压器和其他电磁机的磁铁路都被层压。在变压器结构中使用层压可减少涡流损失。
　　变压器构造 - 铜损失
　　能量的损失通常是由于滞后和磁路径中的涡流造成的，通常被称为“变压器损失”。由于这些损失由于交替的磁场而发生在所有磁性材料中。每当初级绕组能量能量时，也将始终存在变压器损耗，即使没有连接到次级绕组的载荷。同样，滞后和涡流损失的组合通常称为“变压器铁损耗”，因为在所有载荷下造成这些损失的磁通量都是恒定的。
　　铜损失
　　但是，还有一种称为“铜损耗”的变压器相关的能量损失。变压器铜损耗主要是由于初级和次级绕组的电阻。大多数变压器线圈使用铜线缠绕，铜线（ ω ）具有电阻值，正如我们从欧姆法律所知，铜线的电阻将相反，将反对任何流过它的磁化电流。
　　当电荷载连接到变压器的二次绕组时，大型电流开始在主要绕组和次级绕组中流动，电能和功率（I 2  R  ）损耗随热而发生。通常，铜损耗随载荷电流而变化，无负载几乎为零，当电流流量时，铜损耗在负载时。
　　可以通过更好的设计和构造来提高变压器的伏特（VA）额定值，以减少这些和铜损耗。具有高压和当前评级的变压器需要大型横截面的导体，以帮助地减少其铜损耗。通过强制空气或油提高散热速度（更好的冷却），或者通过改善其绝缘层，从而可以承受更高的温度，从而提高变压器的VA额定值。
　　然后，我们可以将理想的变压器定义为：
　　没有磁滞回路或磁滞损失  →0
　　材料的无限电阻率，给出零涡流损失  →0零绕组阻力给出零I 2 *R铜损耗  →0