变压器全解读：工作原理、类型与应用指南

理解变压器的工作原理、类型和应用，能帮助我们更好地认识这个在现代电力系统和电子设备中无处不在的重要装置。下面就来梳理一下这些基础知识。

变压器基础知识

变压器是一种利用电磁感应原理，在两个或多个电路之间传输电能、改变交流电压等级的静止电气设备。

• 基本工作原理：变压器主要由铁心和套在铁心上的两个（或更多）互相绝缘的绕组组成。当一次绕组（初级绕组） 接通交流电源时，流过绕组的交变电流在铁心中产生交变的磁场（磁通），这个交变的磁场穿过二次绕组（次级绕组），就在二次绕组中感应出电动势。如果二次绕组接通负载，就能输出电能。理想情况下，电压与绕组匝数成正比（U1/U2 ≈ N1/N2），电流与绕组匝数成反比（I1/I2 ≈ N2/N1）。

• 主要结构：变压器通常包含以下部分：

• 铁心：构成变压器的磁路，通常由硅钢片叠成。

• 绕组：变压器的电路部分，由绝缘铜线或铝线绕制而成。

• 其他部件：根据不同变压器类型，还可能包括油箱、散热装置、保护装置、绝缘套管等。

变压器的主要类型

变压器可以按多种方式分类：

• 按用途分类：

• 电力变压器：用于输配电系统升压或降压，这是最常用的变压器。

• 特种变压器：包括电炉变压器、整流变压器、电焊变压器（弧焊变压器）、试验变压器、调压器、互感器等。

• 按冷却方式和绝缘介质分类：

• 油浸式变压器：将绕组和铁心浸泡在变压器油中，主要依靠油循环冷却。这类变压器通常用于大中型电力变压器。

• 干式变压器：绕组和铁心不浸在绝缘油中，依靠空气或其他气体介质冷却。这类变压器具有难燃、防潮、防尘等特点，适合用于对防火要求高的场所，如高层建筑、机场等。

• 按相数分类：

• 单相变压器

• 三相变压器

• 其他常见类型：

• 自耦变压器：一次绕组和二次绕组有一部分是共用的，因此它们之间不仅有磁的耦合，还有电的直接联系。

• 仪器用互感器：包括电流互感器和电压互感器，用于测量、保护和控制回路，将高电压、大电流变换成低电压、小电流。

变压器的主要作用

变压器在电力系统和电子设备中扮演着至关重要的角色：

• 电压变换 ：变压器最核心的功能。在电力系统中，通过升压变压器减少远距离输电的损耗，再通过多级降压变压器将电压降至用户可用的水平。

• 电流变换

• 阻抗变换 ：在电子设备中（例如音频设备），用于匹配信号源和负载的阻抗，以实现最大功率传输。

• 电气隔离 ：将电路的不同部分进行电气隔离，以保障人员及设备安全，或消除接地环路干扰。

选择与使用变压器

在选择和使用变压器时，需要考虑以下几点：

• 容量选择：根据负载的总视在功率和功率因数，并考虑一定的裕量来选择变压器的额定容量。

• 安装场所：考虑环境条件，如户内/户外、湿度、腐蚀性、爆炸性气体等。

• 运行与维护：

• 日常巡视检查：检查油温、油位是否正常，有无渗漏油，高低压套管是否清洁，听运行声音是否均匀。

• 定期检查：按规程进行预防性试验，检查各部件连接是否紧固，绝缘是否良好等。

• 常见故障处理：熟悉变压器常见故障（如过热、异常声响、绕组或套管故障等）及其处理方法。

注意事项

• 安全第一：操作变压器时必须严格遵守安全规程，停电、验电、挂接地线，并做好相关安全措施。

• 专业维护：变压器的检修和维护工作应由专业人员进行。

• 负载监控：避免变压器长期过负载运行，以免影响其寿命和可靠性。