变压器构造
文章目录
- 变压器构造
- 1、概述
- 2、变压器铁芯的构造
- 3、变压器叠片
- 4、变压器绕组排列
- 5、变压器点定位
- 6、变压器铁芯损耗
- 6.1 磁滞损耗
- 6.2 涡流损耗
- 6.3 铜损耗
一个简单的双绕组变压器构造包括每个绕组分别缠绕在一个独立的软铁肢或磁芯上,这提供了必要的磁路。
1、概述
变压器的构造提供了一个磁路,通常更多地被称为“变压器铁芯”,其设计目的是为磁场提供一个流动的路径。这个磁路对于两个输入和输出绕组之间的电压感应是必需的。
然而,这种变压器构造,其中一个绕组分别缠绕在单独的铁芯肢上,并不是很有效,因为初级和次级绕组彼此分开得较远。这导致两个绕组之间的磁耦合较低,以及变压器本身有大量的磁通泄漏。但是,除了这种“O”形构造外,还有不同类型的“变压器构造”和设计可供选择,这些设计用于克服这些低效率问题,制造出更小、更紧凑的变压器。
通过使两个绕组紧密接触,可以改善简单变压器构造的效率,从而提高磁耦合。增加和集中线圈周围的磁路可能会提高两个绕组之间的磁耦合,但它也会导致变压器铁芯的磁损耗增加。
铁芯的设计不仅为磁场提供了低阻抗的路径,而且还旨在防止铁芯本身内部的循环电流。称为“涡流”的循环电流会在铁芯内产生热量和能量损失,降低变压器的效率。
这些损耗主要是由于在铁芯中感应出的电压造成的,铁芯不断地受到外部正弦交流电源电压产生的交变磁场的影响。减少这些不必要的功率损耗的一种方法是使用薄钢叠片构造变压器铁芯。
在大多数类型的变压器构造中,中央铁芯由高磁导率材料制成,通常由薄硅钢叠片构成。这些薄层叠片被组装在一起,以提供所需的磁路,同时最小化磁损耗。钢板本身的电阻率高,通过使叠片非常薄来减少任何涡流损耗。
这些钢制变压器叠片的厚度从0.25mm到0.5mm不等,由于钢是导体,叠片以及任何固定螺栓、铆钉或螺钉都通过一层非常薄的绝缘清漆涂层或使用表面氧化层彼此电绝缘。
2、变压器铁芯的构造
变压器的构造名称通常取决于初级和次级绕组是如何缠绕在中央层压钢芯上的。变压器构造两种最常见和基本的设计是闭合铁芯变压器和壳式铁芯变压器。
在“闭合铁芯”型(芯式)变压器中,初级和次级绕组缠绕在外面并围绕铁芯环。在“壳式”型(壳式)变压器中,初级和次级绕组穿过形成绕组周围壳体的钢磁路(铁芯),如下图所示。
在这两种类型的变压器铁芯设计中,连接初级和次级绕组的磁通量完全在铁芯内传播,没有通过空气损失磁通量。在芯式变压器构造中,绕组的一半缠绕在变压器磁路的每个支柱(或肢)上,如上图所示。
线圈的排列不是将初级绕组放在一个支柱上,次级绕组放在另一个支柱上,而是将初级绕组的一半和次级绕组的一半同心地放置在每个支柱上,以增加磁耦合,使几乎所有磁力线同时穿过初级和次级绕组。然而,在这种类型的变压器构造中,一小部分磁力线在铁芯外流动,这被称为“漏磁通”。
壳式变压器铁芯克服了这种漏磁通,因为初级和次级绕组都绕在同一中心支柱或肢上,其横截面积是两个外肢的两倍。这里的优势在于,磁通量有两个闭合的磁路在线圈外部左右两侧流动,然后返回到中心线圈。
这意味着,在这种类型的变压器构造中ÿ