變壓器(Transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置,主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓(磁飽和變壓器)等。按用途可以分為:電力變壓器和特殊變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等)。電路符號(hào)常用T當(dāng)作編號(hào)的開(kāi)頭.例: T01, T201等。
法拉第在1831年8月29日發(fā)明了一個(gè)“電感環(huán)”,稱為“法拉第感應(yīng)線圈”,實(shí)際上是世界上只變壓器雛形。但法拉第只是用它來(lái)示范電磁感應(yīng)原理,并沒(méi)有考慮過(guò)它可以有實(shí)際的用途。
變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈,其余的繞組叫次級(jí)線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。簡(jiǎn)單的鐵心變壓器由一個(gè)軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個(gè)匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成,
鐵心的作用是加強(qiáng)兩個(gè)線圈間的磁耦合。為了減少鐵內(nèi)渦流和磁滯損耗,鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個(gè)線圈之間沒(méi)有電的聯(lián)系,線圈由絕緣銅線(或鋁線)繞成。一個(gè)線圈接交流電源稱為初級(jí)線圈(或原線圈),另一個(gè)線圈接用電器稱為次級(jí)線圈(或副線圈)。實(shí)際的變壓器是很復(fù)雜的,不可避免地存在銅損(線圈電阻發(fā)熱)、鐵損(鐵心發(fā)熱)和漏磁(經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線)等,為了簡(jiǎn)化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是:忽略漏磁通,忽略原、副線圈的電阻,忽略鐵心的損耗,忽略空載電流(副線圈開(kāi)路原線圈線圈中的電流)。例如電力變壓器在滿載運(yùn)行時(shí)(副線圈輸出額定功率)即接近理想變壓器情況。
1832年,法國(guó)人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機(jī),其原理是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體使磁通發(fā)生變化而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),并把這種電動(dòng)勢(shì)以直流電壓形式輸出;
1866年,德國(guó)的西門子發(fā)明了自勵(lì)式直流發(fā)電機(jī);
1870年,比利時(shí)的格拉姆制成了環(huán)形電樞,發(fā)明了環(huán)形電樞發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)是用水力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的,經(jīng)過(guò)反復(fù)改進(jìn),于1875年得到了3.2KW的輸出功率;
1882年,美國(guó)的戈登制造出了輸出功率447KW,高3米,重22噸的兩相式巨型發(fā)電機(jī);
1896年,特斯拉的兩相交流發(fā)電機(jī)在尼亞拉發(fā)電廠開(kāi)始勞動(dòng)營(yíng)運(yùn),3750KW,5000V的交流電一直送到40公里外的布法羅市。 [2]
各種電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用廣的是交流異步電動(dòng)機(jī)(又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī))。它使用方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)牢固,但功率因數(shù)較低,調(diào)速也較困難。大容量低轉(zhuǎn)速的動(dòng)力機(jī)常用同步電動(dòng)機(jī)(見(jiàn)同步電機(jī))。同步電動(dòng)機(jī)不但功率因數(shù)高,而且其轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無(wú)關(guān),只決定于電網(wǎng)頻率。工作較穩(wěn)定。在要求寬范圍調(diào)速的場(chǎng)合多用直流電動(dòng)機(jī)。但它有換向器,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格昂貴,維護(hù)困難,不適于惡劣環(huán)境。20世紀(jì)70年代以后,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟,設(shè)備價(jià)格日益降低,已開(kāi)始得到應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)在規(guī)定工作制式(連續(xù)式、短時(shí)運(yùn)行制、斷續(xù)周期運(yùn)行制)下所能承擔(dān)而不至引起電機(jī)過(guò)熱的輸出機(jī)械功率稱為它的額定功率,使用時(shí)需注意銘牌上的規(guī)定。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)需注意使其負(fù)載的特性與電機(jī)的特性相匹配,避免出現(xiàn)飛車或停轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)能提供的功率范圍很大,從毫瓦級(jí)到萬(wàn)千瓦級(jí)。電動(dòng)機(jī)的使用和控制非常方便,具有自起動(dòng)、加速、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、掣住等能力。一般電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)其輸出功率會(huì)隨轉(zhuǎn)速而變化。