铁心变压器的原理和应用

1.铁心变压器理想化条件

（1）一、二次线圈绕组的直流电阻为0，即没有铜损；

（2）铁心中没有涡流和磁滞现象，即没有铁损；

（3）变压器全部磁通均闭合在铁心中，即没有漏磁通；

（4）铁心材料的磁导率μ趋于无穷大，即产生磁通的磁化电流趋于零，可忽略不计。

一般来讲，铁心变压器比较容易接近上述条件，因此大多数铁心变压器可以当做理想变压器。

2.理想化铁心变压器的特点

（1）一、二次线圈绕组电压比等于匝数比。

（2）一、二次线圈绕组电流比等于匝数比的倒数。

（3）一、二次阻抗比等于匝数比的平方。

上述三个特点归纳起来，可用一句话概括：即输入功率等于输出功率，没有任何功率损耗。理想化铁心变压器仅是一个传递能量，变换电压、电流、阻抗的理想元件。

3.实际变压器

（1）变压器空载运行。

变压器二次线圈开路，不接负载，称为空载运行。

特点：①相当于一个交流铁心线圈，空载电流即为励磁电流。

②二次线圈两端仍有电压，。空载电流越小，变压器损耗越小，效率越高，越接近于理想变压器特性。

减小空载电流的措施：选用高导磁率材料的硅钢片（B_m大）；增大一次线圈匝数N₁；增大铁心截面积S（选用较大尺寸硅钢片或增大迭厚）；减小气隙和钢片间空隙等，能有效减小励磁电流。

（2）变压器有载运行。

变压器二次线圈接负载Z_L，称为有载运行。

特点：①铁心中的磁通Ф由、共同产生，满足磁势平衡方程式：。

②一次线圈电流由两部分组成，一部分是励磁电流，用于建立主磁通；另一部分是负载分量，产生磁通势，用于抵消二次线圈电流产生的磁通势，因而二次电流I₂增大时，一次电流I₁也随着增大。(www.xing528.com)

（3）变压器额定参数。

①额定电压U_1N和U_2N。

②额定电流I_1N和I_2N。

③额定容量S_N。

（4）变压器效率。

。其中，ΔP_Fe、ΔP_Cu分别为铁损和铜损。

铁损的大小主要与铁心内磁感应强度的最大值B_m有关，即与铁心材质、截面积和变压器制作工艺有关。铁心材料导磁性能越好；片间绝缘越好；间隙和气隙越小，铁损越小。

铜损的大小主要与一、二次线圈直流电阻和电流I₁、I₂有关。一、二次线圈线径越粗（直流电阻小）；一次线圈匝数N₁越多、铁心截面积越大（励磁电流越小）；负载电流I₂越小（I₂增大，I₁随着增大），铜损越小。

4.特殊变压器

（1）自耦变压器。

一、二次共用一个绕组，输出电压可以调节。优点是结构简单、节省材料、体积较小。

使用注意事项：①一、二次绕组不可接错接线端子；②相线与中线不能接反；③调压时必须从零位起调；使用完毕，必须回归零位。

（2）电压互感器。

特点是匝数比较大。用于测量高电压。

使用时，二次绕组不允许短路，且其中一端必须接地。

（3）电流互感器。

特点是匝数比很小，一次绕组只有一匝或几匝。用于测量大电流。

使用时，二次绕组不允许开路，且其中一端必须接地。

（4）钳形电流表。

是一种变形的电流互感器。用于在不断开电路的情况下测量交流电路电流。