它可以变换交流电压、电流和阻抗。简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成,铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗,铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联系,线圈由绝缘铜线(或铝线)绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈(或原线圈),另一个线圈接用电器称为次级线圈(或副线圈)。
实际的变压器是很复杂的,不可避免地存在铜损(线圈电阻发热)、铁损(铁心发热)和漏磁(经空气闭合的磁感应线)等,为了简化讨论这里只介绍理想变压器。理想变压器成立的条件是:忽略漏磁通,忽略原、副线圈的电阻,忽略铁心的损耗,忽略空载电流(副线圈开路原线圈线圈中的电流)。例如电力变压器在满载运行时(副线圈输出额定功率)即接近理想变压器情况。
变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由图可知U1=-e1,U2=e2(原线圈物理量用下角标1表示,副线圈物理量用下角标2表示),其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,称变压器的变比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。
在空载电流可以忽略的情况下,有I1/ I2=-N2/N1,即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比,且相位差π。理想变压器原、副线圈的功率相等P1=P2。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗,其效率为η=P2/P1。电力变压器的效率很高,可达90%以上。
一般常用变压器的分类可归纳如下:按相数分:单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。三相变压器:用于三相系统的升、降电压。按冷却方式分:干式变压器:依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却,多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。油浸式变压器:依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。
空载电流,变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50Hz电源变压器而言,空载电流基本于磁化电流。空载损耗,指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。
变压器购进后,应当即请供电局做交代试验。变压器安装时严禁用铝绞线、铝排等与变压器的铜导杆衔接,避免腐蚀导杆。当即加装吸湿器,变压器容量在100千伏安及以上的均带有吸湿器。变压器一运到现场应当即加装吸湿器,以避免内部器身不受潮湿。
变压器运行中,要经常注意油位、油温、电压、电流的改动,如有异常情况应及时分析处理。监督吸湿器中的硅胶,受潮后应当即更换。吸湿器中的硅胶,起到吸收潮气,保护变压器的效果。潮湿吸饱后,硅胶色彩改动,这时需更换新的枯燥的硅胶。
有时,在一个环境中需要不同的电压,变压器又可制成多绕组的或中间抽头式的。进而发生多种电压。远距输入电线路,为减小线路损耗,从发电厂出来的电,要先升压到几万伏(如11KV),抵达目的地时,再降压(如220V)。电焊时,在焊条与焊件间所需电流很大(几十~几百安),而电压很小(几伏)。电焊机便是一个变压器,它把高电压(如220V)变成低压。而在不改动功率的条件下,在输出端发生很大的电流。
随着中频炉变压器应用领域的不断扩展,温度控制系统的功能也得到不断的完善。在原有功能的基础上,又出现了声光报警、手动风机操作、手动消音、手动跳闸、“黑匣子”等功能。随后,为进一步提高电力系统的运转管理水平,又出现了带有计算机通讯接口的温度控制系统,使温控系统可与外部监控系统进行通讯。随着通讯技能的发展,先是选用RS232接口向数据处理系统输出信息,可是遭到一些条件的限制,后逐步被结构简略,完成方便,便于维护的RS485接口所替代。现在大多数中频炉变压器的温控系统可通过通讯接口将三相巡显温度值、变压器运转状况信息及设定的特殊温度值传至监控中心,监控中心也可对温控系统的设定温度进行修正。