變壓器(Transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置,主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(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)。電路符號常用T當(dāng)作編號的開頭.例: T01, T201等。
法拉第在1831年8月29日發(fā)明了一個“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示范電磁感應(yīng)原理,并沒有考慮過它可以有實(shí)際的用途。
變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的原線圈接在交流電源上時,鐵心中便產(chǎn)生交變磁通,交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的,φ也是簡諧函數(shù),表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,原、副線圈中的感應(yīng)電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1,U2=e2(原線圈物理量用下角標(biāo)1表示,副線圈物理量用下角標(biāo)2表示),其復(fù)有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即變壓器原、副線圈電壓有效值之比,等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為π。
1832年,法國人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機(jī),其原理是通過轉(zhuǎn)動永磁體使磁通發(fā)生變化而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,并把這種電動勢以直流電壓形式輸出;
1866年,德國的西門子發(fā)明了自勵式直流發(fā)電機(jī);
1870年,比利時的格拉姆制成了環(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)是用水力來轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的,經(jīng)過反復(fù)改進(jìn),于1875年得到了3.2KW的輸出功率;
1882年,美國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)電廠開始勞動營運(yùn),3750KW,5000V的交流電一直送到40公里外的布法羅市。 [2]
各種電動機(jī)中應(yīng)用廣的是交流異步電動機(jī)(又稱感應(yīng)電動機(jī))。它使用方便、運(yùn)行可靠、價格低廉、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)速的動力機(jī)常用同步電動機(jī)(見同步電機(jī))。同步電動機(jī)不但功率因數(shù)高,而且其轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān),只決定于電網(wǎng)頻率。工作較穩(wěn)定。在要求寬范圍調(diào)速的場合多用直流電動機(jī)。但它有換向器,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格昂貴,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,交流電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟,設(shè)備價格日益降低,已開始得到應(yīng)用。電動機(jī)在規(guī)定工作制式(連續(xù)式、短時運(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)過熱的輸出機(jī)械功率稱為它的額定功率,使用時需注意銘牌上的規(guī)定。電動機(jī)運(yùn)行時需注意使其負(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)。電動機(jī)能提供的功率范圍很大,從毫瓦級到萬千瓦級。電動機(jī)的使用和控制非常方便,具有自起動、加速、制動、反轉(zhuǎn)、掣住等能力。一般電動機(jī)調(diào)速時其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。