变压器的输入端为什么不会短路?

2022-08-27
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变压器的输入端为什么不会短路?

答:首先更正提问者对变压器知其然不知其所然的提问,几年来一直没有时间来回答这种提问。

无论是电力三相四线的大功率变压器,还是电气设备中的单相小功率变压器,它们的工作原理完全一样的,都是电磁感应原理。

所谓的输入端就是变压器的一次绕组,它们也会出现短路或者说是匝间绝缘损坏后的短路,不然的话不会在输入端的一次侧安装熔断器或保险管。

再者,变压器的二次侧如果出现过负载情况,也会出现输入一次侧电流增加,长时间运行也会造成一次侧交流电流超过额定值而发热损坏。

因为变压器在带有负载运行时,当输出侧的二次电流变化时,一次侧电流 也相应变化,这是因为变压器的一、二次侧感应电压是由绕组铁芯中的磁通大小决定的,为了维持电压不变,磁通大小也应不变,当 二次侧无电流时这个磁通是由一次侧绕组的励磁电流决定的(空载 电流)。

当二次侧有电流流过时,副边绕组中就会产生磁通,此 磁通与空载磁通的方向相反,于是一次绕组必须增加电流产生磁通来抵消二次侧产生的反向磁通,这样才能维持铁芯中的磁通大 小不变。

原、副边负载电流的大小与它们的匝数成反比,如下式 所示I₁W₁=I₂W₂这就是当二次侧电流变化时,一次侧电流也相应变化的原理,理想状态时,一次侧、二次侧的电流变化满足上面计算公式,所以说一次侧电流是由二次侧负载电流决定的。

一个空载变压器若不计算铁损和铜损,其原绕组电压和原绕组电流之间的相位差为90⁰,相当于一个纯电感负载。

但由于变压器中存在着铜线电阻的损耗和铁芯的涡流损耗以及磁滞损耗,其原绕组电流滞后于原绕组电压的相位差略小于90⁰,相当于一个电感性负载。

延伸阅读:变压器副绕组负载增大(I₂增大),为什么会使变压器原绕组电流I₁增大?这时,变压器的铜损和铁损是否增大吗?【答】当变压器副绕组电流I₂增大时,企图削弱铁芯中的主磁通。

若主磁通只要略为减小一些,则原绕组反电势E₁就相应减少。

为了取得电路的平衡,I₁就增大。

最终使主磁通和原方反电势E₁下降极少,几乎不变,故此时铁损也几乎不变。

至于铜损则随我和I₁和I₂的增大而增大,因原绕组中的铜损与I₁²成正比,而副绕组中的铜损与I₂²:成正比。

铁芯变压器,在工作时只吸取少量的励磁电流(约为额定电流的百分之几到几十,视变压器容量大小而定, 容量愈大,百分率愈低)。

这励磁电流在铁芯中将产生足够的交变磁通,使之感应出电动势,以与电源电压取得电路的平衡。

现在如果把铁芯抽掉,仍要产生同样的磁通和电动势,励磁电流势必将大大地增加。

我们知道,线圈中功率损耗是和电流平方成正比的,于是线圈很快发热而烧毁。

知足常乐2022.6.21日晚于上海

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小草

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