第5章 电感器和变压器知识全解

第5章单相并网逆变器后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。

光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。

光伏并网逆变器拓扑结构按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。

5.1.1推挽式逆变电路推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。

它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。

U图5-1 推挽式逆变器电路拓扑推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。

因此适合应用于直流母线电压较低的场合。

此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。

推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。

5.1.2半桥式逆变电路}半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。

由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。

其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。

图5-2 半桥式逆变器电路拓扑5.1.3全桥式逆变电路全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。

在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。

变压器与电感器设计手册第一章：引言
1.1研究背景
1.2本手册的目的
1.3变压器与电感器的概念和应用
第二章：变压器设计原理
2.1变压器的基本原理
2.2变压器的结构和工作原理
2.3变压器的主要参数
第三章：变压器设计步骤
3.1根据需求确定变压器的规格和参数
3.2计算铁心尺寸和匝数
3.3计算线圈参数
3.5计算变压器的损耗和效率
3.6设计变压器的辅助电路
第四章：变压器设计技术
4.1变压器设计中常见的问题和解决方法4.2变压器的特殊设计技术
4.3变压器的保护和维护
第五章：电感器设计原理
5.1电感器的基本原理
5.2电感器的结构和工作原理
5.3电感器的主要参数
第六章：电感器设计步骤
6.1根据需求确定电感器的规格和参数6.2计算电感器的线圈参数
6.4计算电感器的性能指标
6.5设计电感器的辅助电路
第七章：电感器设计技术
7.1电感器设计中常见的问题和解决方法7.2电感器的特殊设计技术
7.3电感器的保护和维护
第八章：实例分析与应用
8.1实际变压器设计案例分析
8.2实际电感器设计案例分析
8.3变压器与电感器在不同领域的应用第九章：未来发展及展望
9.1变压器与电感器技术的发展趋势
9.2变压器与电感器设计的挑战与机遇
结论
参考文献
变压器与电感器是电气工程中常见的元件，广泛应用于各种电路
和系统中。

本手册旨在系统地介绍变压器与电感器的设计原理、步骤、技术和实例分析，以及展望未来的发展趋势。

希望对电气工程师和相
关专业人士有所帮助。

电气基础理论知识1. 涡流是怎样产生的？有何利弊？答：置于变化磁场中的导电物体内部将产生感应电流，以反抗磁通的变化，这种电流以磁通的轴线为中心呈涡旋形态，故称涡流。

在电机中和变压器中，由于涡流存在，将使铁芯产生热损耗，同时，使磁场减弱，造成电气设备效率降低，容量不能充分利用，所以，多数交流电气设备的铁芯，都是用0.35或0.5毫米厚的硅钢片迭成，涡流在硅钢片间不能穿过，从而减少涡流的损耗。

涡流的热效应也有有利一面，如可以利用它制成感应炉冶炼金属，可制成磁电式、感应式电工仪表，还有电度表中的阻尼器，也是利用磁场对涡流的力效应制成的。

2. 什么是趋表效应？趋表效应可否利用？答：当直流电流通过导线时，电流在导线截面分布是均匀的，导线通过交流电流时，电流在导线截面的分布是不均匀的，中心处电流密度小，而靠近表面电流密度大，这种交流电流通过导线时趋于表面的现象叫趋表效应，也叫集肤效应。

考虑到交流电的趋表效应，为了有效地节约有色金属和便于散热，发电厂的大电流母线常用空心的槽形或菱形截面母线。

高压输配电线路中，利用钢芯铝线代替铝绞线，这样既节约了铝导线，又增加了导线的机械强度。

趋表效应可以利用，如对金属进行表面淬火，对待处理的金属放在空心导线绕成的线圈中，线圈中通过高频电流，金属中就产生趋于表面的涡流，使金属表面温度急剧升高，达到表面淬火的目的。

3. 什么是正弦交流电？为什么普遍采用正弦交流电？答：正弦交流电是指电路中的电流、电压及电势的大小都随着时间按正弦函数规律变化，这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流称交变电流，简称交流。

交流电可以通过变压器变换电压，在远距离输电时，通过升高电压可以减少线路损耗。

而当使用时又可以通过降压变压器把高压变为低压，这既有利安全，又能降低对设备的绝缘要求。

此外，交流电动机与直流电动机比较，则具有构造简单，造价低廉，维护简便等优点。

在有些地方需要使用直流电，交流电又可通过整流设备将交流电变换为直流电，所以交流电目前获得了广泛地应用。

变压器的基本知识一基本知识一、变压器的用途变压器是借助于电磁感应，以相同的频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。

变压器的用途很广，在国民经济的各部门，都十分广泛应用着各种各样的变压器。

从电力系统角度而言，一个电力网将许多发电厂和用户联在一起。

从发电厂发出的电能往往需经远距离传输才能到达用电地区，在传输的功率恒定时，传输电压越高，则所需电流越小。

因为电压降正比于电流，电能损耗正比于电流的平方，所以用较高的输电电压可以大大降低线路的电压降和线路的损耗。

要制造电压很高的发电机，目前技术上还很困难，所以需用升压变压器将发电机端的电压升高以后再输送出去。

随着输送距离的增加，输电功率的增大，对变压器的容量和电压等级的要求也就越来越高。

而电力网内部存在多种电压等级，这就需要各种规格电压等级和容量的变压器来联接。

另一方面，当电能输送到受电端时，又必须用降压变压器将输电线路上的高电压降低到配电系统的电压，然后再经过一系统的配电变压器将电压降低到符合用户各种电气设备要求的电压。

由此可见，在电力系统中变压器的地位是十分重要的，不仅需要变压器数量多，通常，变压器的安装总容量为发电机安装总容量的8～10倍。

而且要求其性能好，运行安全可靠。

二、变压器的分类（1）按用途分类，有电力变压器、电炉变压器、整流变压器、弧焊变压器、试验变压器、调压变压器，电抗器和互感器等。

（2）按电源输出相数分类，有单相变压器、三相变压器。

（3）按绝缘介质分类，有干式变压器、油浸式变压器及充气变压器（4）按冷却方式分类，有油浸自冷式变压器、油浸风冷式变压器、油浸强迫油循环风冷却变压器、油浸强迫油循环水冷却变压器及干式变压器。

（5）按绕组数量分类，有双绕组变压器、三绕组变压器及自耦变压器。

（6）按调压方式分类，有无励磁调压变压器、有载调压变压器。

（7）按中性点绝缘水平分类，有全绝缘变压器、分级绝缘变压器。

三、变压器型号及额定参数1、变压器型号变压器的各种分类不能包含变压器的全部特征，需要产品型号把所有的特征均表达出来。

变压器电感基础知识介绍页PPT文档一、电感的基本概念和定义电感是指导体中产生电磁感应的现象，同时也是一种可以储存电能的元件。

当变化的电流通过导体时，它会产生一个与电流变化有关的电磁场，这种电磁场会产生电位能，而这种电位能在电流发生变化时会释放出来。

二、变压器的基本原理变压器是利用电磁感应原理来实现电压或电流的升降的电气设备。

它由两个或多个线圈绕在同一个铁芯上构成。

当输入线圈中有交变电流流过时，通过铁芯产生的磁场会在输出线圈中产生感应电动势，从而使得输出电流和输入电流之间实现了电磁转换。

三、电感的具体特性1.阻碍交流电流通过：电感对交流电具有阻抗，即电感的阻碍作用使得电流不能通过，只能在电感中产生磁场。

2.对直流电具有短暂性阻抗：当电感通直流电时，初始时刻电感对电流具有短暂性阻抗，即会阻碍电流通过，但随着时间的推移，电感的短暂阻抗逐渐减小。

3.储存和释放电能：当交变电流通过电感时，电感会储存电能，当电流中断时，电感会释放储存的电能。

这个特性使得电感作为储能元件被广泛应用于电路中。

四、电压和电流的关系1. 基本关系：根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势与电流的变化率成正比。

即感应电动势E= -N*dI/dt，其中E为感应电动势，N 为线圈匝数，dI/dt为电流变化率。

2.电势能的转换：电感上的电势能可以转换为输入电流的动能，也可以转换为输出电流的动能。

3.基于电压变比的关系：在理想的变压器中，输出电压和输入电压之间的比例关系取决于线圈的匝数比。

即输出电压与输入电压之比等于输出线圈的匝数与输入线圈的匝数之比。

五、变压器的应用领域1.电力系统中：变压器在电力系统中是非常重要的设备，用于实现电压升降。

2.电子设备中：变压器在电子设备中被用于隔离、滤波和振荡电路等方面。

3.确定电路参数：通过变压器的反变换，可以测量出未知值的电阻、电感或电容等参数。

4.充电和放电：变压器可以用于充电和放电电路中的储能。

六、小结电感是一种能够储存和释放电能的元件，它具有阻碍交流电流通过、对直流电具有短暂性阻抗和对电压和电流的转换等特性。

变压器电感基础知识介绍变压器是电能的传递装置，它可以通过电磁感应的方式将一种电压转化为另一种电压，是电力系统中非常重要的设备之一、变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律，即在闭合线圈中通过电流时会产生磁场，当磁场发生变化时会在线圈中感应出电流。

变压器主要由两个或更多的线圈组成，通过磁场的耦合来实现电能的传递。

在变压器中，一般有两个线圈，分别称为主线圈和副线圈。

主线圈是供电线圈，副线圈是输出线圈。

这两个线圈通过能够导磁的铁芯连接在一起，使它们的磁场能够彼此感应。

当主线圈中通入交流电时，其产生的磁场通过铁芯传递到副线圈中，从而在副线圈中感应出电流。

由于线圈之间的匝数比不同，根据法拉第电磁感应定律，如果副线圈的匝数比大于主线圈的匝数比，那么输出电压将比输入电压高，称为升压变压器；反之，如果副线圈的匝数比小于主线圈的匝数比，那么输出电压将比输入电压低，称为降压变压器。

在变压器的设计中，核心重要的参数是变比，即主线圈匝数与副线圈匝数的比值。

变比决定了输入和输出的电压之间的关系。

除了变比之外，还有一些其他的参数也需要考虑，比如变压器的功率、效率、温升等。

此外，还要考虑线圈和铁芯的尺寸和材料选择，以及绝缘和散热等问题。

变压器的工作原理可以通过以下步骤来解释：1.主线圈通电产生磁场：当交流电通入主线圈时，其产生的磁场将通过铁芯传递到副线圈中。

2.磁场感应副线圈中产生电流：副线圈中的磁场发生变化，根据法拉第电磁感应定律，在副线圈中就会感应出电流。

3.电流产生电磁场：在副线圈中感应出的电流反过来又产生了磁场。

4.根据变压器的功率平衡原理，主线圈和副线圈中的电流和电压成反比关系。

即电压高的一边电流小，电压低的一边电流大。

5.根据电能守恒原理，输入功率与输出功率相等，即输入电压乘以输入电流等于输出电压乘以输出电流。

6.变压器通过调整线圈之间的匝数比来实现不同电压的输出。

变压器在电力传输和分配中扮演着重要的角色。

在电厂中，变压器用于将发电机产生的高压交流电转化为输电线路所需的较高电压；在输电线路上，变压器用于将高压电流转化为在终端用户处所需的较低电压；在终端用户处，变压器用于将电压进一步降低，以满足不同用电设备的需求。