电源变压器是如何工作的

输电线路中的功率损耗

在电力系统中使用电力变压器的原因有很多。但是使用电力变压器最重要和最简单的原因之一是减少电力传输过程中的电力损耗。

现在让我们看看使用电源变压器如何显着减少功率损失：

首先，功率损耗方程 P = I*I*R。

这里 I = 通过导体的电流，R = 导体的电阻。

因此，功率损耗与流过导体或传输线的电流的平方成正比。因此，通过导体的电流幅度越小，功率损耗就越小。

我们将如何利用这一理论解释如下：

假设初始电压 = 100V，负载消耗 = 5A，输出功率 = 500 瓦。然后这里的传输线必须从源到负载承载 5A 的电流。但是如果我们在初始阶段将电压提升到 1000V，那么传输线只需承载 0.5A 即可提供相同的 500Watt 功率。

因此，我们将使用电力变压器在传输线的起点升压，并使用另一个电力变压器在传输线的末端降压。

通过这种设置，通过 100+Kilometer 传输线的电流幅度大大降低，从而减少了传输过程中的功率损耗。

电力变压器和配电变压器的区别

电源变压器通常在满负载下运行，因为它被设计为在 100% 负载下具有高效率。另一方面，当负载保持在 50% 和 70% 之间时，配电变压器具有很高的效率。因此，配电变压器不适合在 100% 负载下连续运行。

由于电力变压器在升压和降压过程中会产生高电压，因此与配电变压器和互感器相比，绕组具有较高的绝缘性。

因为它们使用高级绝缘材料，所以它们的体积很大，也很重。

由于电力变压器通常不直接连接到家庭，因此它们的负载波动较小，而配电变压器的负载波动较大。

这些设备每天 24 小时都满载，因此铜和铁的损耗全天都在发生，而且它们在整个过程中几乎保持不变。

电力变压器中的磁通密度高于配电变压器。

电力变压器工作原理

电力变压器的工作原理是“法拉第电磁感应定律”。它是电磁学的基本定律，它解释了电感器、电动机、发电机和电力变压器的工作原理。

该定律规定“当闭合回路或短路的导体靠近变化的磁场时，就会在该闭合回路中产生电流”。

为了更好地理解法律，让我们更详细地讨论它。首先，让我们考虑下面的一个场景。

考虑一个永磁体和一个导体首先彼此靠近。

然后使用如图所示的导线将导体的两端短路。

在这种情况下，导体或回路中不会有电流流动，因为切割回路的磁场是静止的，并且如法律所述，只有变化或变化的磁场才能在回路中产生电流。

因此，在静止磁场的第一种情况下，导体回路中的流量为零。

现在考虑如果磁铁像钟摆一样来回移动，那么切割环路的磁场会不断变化。由于在这种情况下存在变化的磁场，法拉第定律将发挥作用，因此我们可以看到导体回路中的电流流动。

如图所示，在磁铁来回移动后，我们可以看到电流“I”流过导体和闭环。

现在让我们卸下永久电池，用其他不同的磁场源替换它，如下所示。

现在使用交流电压源和导体来产生变化的磁场。

在导体回路接近磁场范围后，我们可以看到在导体上产生的 EMF。由于这种感应电动势，我们将有一个电流“I”。

感应电压的大小与第二个回路所经历的场强成正比，因此磁场强度越高，闭环中的电流就越大。

尽管可以使用单个导体设置来理解法拉第定律。但为了获得更好的实际性能，最好在两侧使用线圈。

在这里，交流电流流过初级线圈 1，初级线圈 1 会在导体线圈周围产生变化的磁场。当线圈 2 进入线圈 1 产生的磁场范围内时，由于法拉第电磁感应定律，线圈2 上会产生 EMF 电压。由于线圈 2 中的电压，电流“I”流过次级闭合电路。

现在您必须记住，两个线圈都悬浮在空气中，因此磁场使用的传导介质是空气。并且空气在磁场传导的情况下比金属具有更高的电阻，所以如果我们使用金属或铁氧体磁芯作为电磁场的介质，那么我们可以更彻底地体验电磁感应。

所以现在让我们把空气介质换成铁介质来进一步了解。

如图所示，我们可以使用铁芯或铁氧体磁芯来减少从一个线圈到另一个线圈的电力传输过程中的磁通量损失。在此期间泄漏到大气中的磁通量将大大少于我们使用空气介质作为磁芯是磁场非常好的导体的时间。

一旦线圈 1 产生磁场，它将流过铁芯到达线圈 2，并且由于法拉第定律，线圈 2 会产生一个 EMF，该 EMF 将由连接在线圈 2 上的检流计读取。

现在，如果您仔细观察，您会发现这种设置类似于单相变压器。是的，今天的每台变压器都按照相同的原理工作。

现在让我们看看三相变压器的简化结构。

三相变压器

变压器的骨架是由用于承载磁通量的叠层金属片叠合而成的。在图中，您可以看到骨架被涂成灰色。骨架具有三根柱，三相绕组缠绕在其上。

低压绕组首先绕制并绕得更靠近铁芯，而高压绕组绕在低压绕组的顶部。请记住，两个绕组都由绝缘层隔开。

这里每一列代表一相，所以对于三列，我们有三相绕组。

骨架和绕组的整个设置浸入一个充满工业油的密封罐中，以实现更好的导热性和绝缘性。

绕制后，所有六个线圈的末端端子都通过高压绝缘子从密封罐中引出。

端子固定在彼此相距相当远的地方，以避免火花跳跃。

电力变压器的特点

电力传输的应用

电力变压器主要用于发电和配电站。

它还用于隔离变压器、接地变压器、六脉冲和十二脉冲整流变压器、太阳能光伏电站变压器、风电场变压器和 Korndörfer 自耦变压器启动器。

它用于减少电力传输过程中的功率损失。

用于高压升压和高压降压。

在长途消费案件中是首选。

在负载以 24x7 全天候满负荷运行的情况下是首选。