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。
1884年,路森·戈拉爾和約翰·狄克遜·吉布斯在采用電力照明的意大利都靈市展示了他們的設(shè)備。早期變壓器采用直線型鐵心,后來(lái)被更有效的環(huán)形鐵心取代。
西屋公司的工程師威廉·史坦雷從喬治·威斯汀豪斯、路森·戈拉爾與約翰·狄克遜·吉布斯買來(lái)變壓器專利以后,在1885年制造了臺(tái)實(shí)用的變壓器。后來(lái)變壓器的鐵心由E型的鐵片疊合而成,并于1886年開(kāi)始商業(yè)運(yùn)用。
變壓器變壓原理首先由法拉第發(fā)現(xiàn),但是直到十九世紀(jì)80年代才開(kāi)始實(shí)際應(yīng)用。在發(fā)電場(chǎng)應(yīng)該輸出直流電和交流電的競(jìng)爭(zhēng)中,交流電能夠使用變壓器是其優(yōu)勢(shì)之一。變壓器可以將電能轉(zhuǎn)換成高電壓低電流形式,然后再轉(zhuǎn)換回去,因此大大減小了電能在輸送過(guò)程中的損失,使得電能的經(jīng)濟(jì)輸送距離達(dá)到更遠(yuǎn)。如此一來(lái),發(fā)電廠就可以建在遠(yuǎn)離用電的地方。世界大多數(shù)電力經(jīng)過(guò)一系列的變壓終才到達(dá)用戶那里的。
電力設(shè)備(power system)主要包括發(fā)電設(shè)備和供電設(shè)備兩大類,發(fā)電設(shè)備主要是電站鍋爐、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等等,供電設(shè)備主要是各種電壓等級(jí)的輸電線路、互感器、接觸器等等。
直接參與生產(chǎn)、變換、傳輸、分配和消耗電能的設(shè)備稱為電氣一次設(shè)備,主要有:
進(jìn)行電能生產(chǎn)和變換的設(shè)備,如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器等;
接通、斷開(kāi)電路的開(kāi)關(guān)電器,如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接觸器、熔斷器等
載流導(dǎo)體及氣體絕緣設(shè)備。如母線、電力電纜、絕緣子、穿墻套管等
限制過(guò)電流或過(guò)電壓的設(shè)備,如限流電抗器、避雷器等
互感器類設(shè)備:將一次回路中的高電壓和大電流降低,供測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置使用,如電壓互感器、電流互感器
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。