变压器的原理及分类

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。它可以变换交流电压、电流和阻抗。
    变压器原理：铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗，铁心由涂漆的硅钢片叠压而成两个线圈之间没有电的联系，线圈由绝缘铜线（或铝线）绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈（或原线圈），另一个线圈接用电器称为次级线圈（或副线圈）。实际的变压器是很复杂的，不可避免地存在铜损（线圈电阻发热）、铁损（铁心发热）和漏磁（经空气闭合的磁感应线）等，为了简化讨论这里只介绍理想变压器。理想变压器成立的条件是：忽略漏磁通，忽略原、副线圈的电阻，忽略铁心的损耗，忽略空载电流（副线圈开路原线圈线圈中的电流）。例如电力变压器在满载运行时（副线圈输出额定功率）即接近理想变压器情况。
    变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时，铁心中便产生交变磁通，交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的，φ也是简谐函数，表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈中的感应电动势为e1=-n1dφdt、e2=-n2dφdt。式中n1、n2为原、副线圈的匝数。由图可知u1=-e1，u2=e2（原线圈物理量用下角标1表示，副线圈物理量用下角标2表示），其复有效值为u1=-e1=jn1ωφ、u2=e2=-jn2ωφ，令k=n1n2，称变压器的变比。由上式可得u1 u2=-n1n2=-k，即变压器原、副线圈电压有效值之比，等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。进而得出：u1u2=n1n2在空载电流可以忽略的情况下，有i1 i2=-n2n1，即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比，且相位差π。进而可得i1 i2=n2n1。理想变压器原、副线圈的功率相等p1=p2。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗，其效率为η=p2p1。电力变压器的效率很高，可达90以上。
   主要分类：一般常用变压器的分类可归纳如下：
   1、按相数分：
   1）单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。
   2）三相变压器：用于三相系统的升、降电压。
   2、按冷却方式分：
   1）干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。
   2）油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。
   3、按用途分：
   1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。
   2）仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。
   3）试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。
   4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。
   4、按绕组形式分：
   1）双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。
   2）三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。
   3）自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。
   5、按铁芯形式分：
   1）芯式变压器：用于高压的电力变压器。
   2）非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80，是节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。
   3）壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。