變壓器(Transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置,主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(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)。電路符號常用T當作編號的開頭.例: T01, T201等。
法拉第在1831年8月29日發(fā)明了一個“電感環(huán)”,稱為“法拉第感應(yīng)線圈”,實際上是世界上只變壓器雛形。但法拉第只是用它來示范電磁感應(yīng)原理,并沒有考慮過它可以有實際的用途。
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·吉布斯買來變壓器專利以后,在1885年制造了臺實用的變壓器。后來變壓器的鐵心由E型的鐵片疊合而成,并于1886年開始商業(yè)運用。
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80年代才開始實際應(yīng)用。在發(fā)電場應(yīng)該輸出直流電和交流電的競爭中,交流電能夠使用變壓器是其優(yōu)勢之一。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程中的損失,使得電能的經(jīng)濟輸送距離達到更遠。如此一來,發(fā)電廠就可以建在遠離用電的地方。世界大多數(shù)電力經(jīng)過一系列的變壓終才到達用戶那里的。
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、燃氣輪機、水輪機、發(fā)電機、變壓器等等,供電設(shè)備主要是各種電壓等級的輸電線路、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:
進行電能生產(chǎn)和變換的設(shè)備,如發(fā)電機、電動機、變壓器等;
接通、斷開電路的開關(guān)電器,如斷路器、隔離開關(guān)、接觸器、熔斷器等
載流導體及氣體絕緣設(shè)備。如母線、電力電纜、絕緣子、穿墻套管等
限制過電流或過電壓的設(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,供測量儀表和繼電保護裝置使用,如電壓互感器、電流互感器
各種電動機中應(yīng)用廣的是交流異步電動機(又稱感應(yīng)電動機)。它使用方便、運行可靠、價格低廉、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)速的動力機常用同步電動機(見同步電機)。同步電動機不但功率因數(shù)高,而且其轉(zhuǎn)速與負載大小無關(guān),只決定于電網(wǎng)頻率。工作較穩(wěn)定。在要求寬范圍調(diào)速的場合多用直流電動機。但它有換向器,結(jié)構(gòu)復雜,價格昂貴,維護困難,不適于惡劣環(huán)境。20世紀70年代以后,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,交流電動機的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟,設(shè)備價格日益降低,已開始得到應(yīng)用。電動機在規(guī)定工作制式(連續(xù)式、短時運行制、斷續(xù)周期運行制)下所能承擔而不至引起電機過熱的輸出機械功率稱為它的額定功率,使用時需注意銘牌上的規(guī)定。電動機運行時需注意使其負載的特性與電機的特性相匹配,避免出現(xiàn)飛車或停轉(zhuǎn)。電動機能提供的功率范圍很大,從毫瓦級到萬千瓦級。電動機的使用和控制非常方便,具有自起動、加速、制動、反轉(zhuǎn)、掣住等能力。一般電動機調(diào)速時其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。