一、变压器的基本原理

　　图1是变压器的原理简体图，当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。

　　如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。

　　二、变压器的损耗

　　当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述，η=输出功率/输入功率。

　　三、变压器的材料

　　要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识，为此这里我就介绍一下这方面的知识。

　　1、铁心材料：变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高硅片为12000-16000.
　　2、绕制变压器通常用的材料有：漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。
　　3、绝缘材料：在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。
　　4、浸渍材料：变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。

　　与美国3大生产商占电缆市场份额的54%，日本7家占86%，英国12家占95%相比，我国目前仅有大型电缆企业19家，这19家大型企业还不到10%的市场份额。 

　　欧美电缆产业格局相对较稳，大型电缆企业只有10多家，屈指可数，但却占欧美市场份额的60%左右。“我国电缆行业内大小企业已过万，产能超过10000亿。”张华凯告诉《电气周刊》，排在前20名企业的生产量还不到10%，电缆行业集中度不高。 

　　 随着国家宏观调控的落实，经济政策偏于稳步、有序，产业结构调整和行业内部的整顿大势所趋，这必然会导致收购、兼并和产业重组。目前电缆行业已经出现了一些并购重组的案例，未来随着产业逐渐走向集中，并购重组的现象会有增多的可能。 

　　电缆行业面临的三大挑战 

　　近些年，由于我国电网建设加快、特高压工程相继投入建设，为电线电缆行业创造了巨大市场。相关统计显示，近15年来，电线电缆行业平均增长达15%以上，目前行业工业总产值超过4000亿元，并超过美国，成为世界行最大电线电缆生产国。 

　　然而在快速发展的过程中，行业突出的三大问题成为前进的羁绊。 

　　中低档产品过剩高端产品供不应求 

　　目前线缆行业约有近万家企业，大部分企业规模小，真正能够在国家重大项目上具有中标能力的仅有50多家。行业品牌影响力薄弱，造成了电线电缆行业的无序竞争。 

　　在国内几千家本土线缆企业占据利润不足20%的中低端市场，竞争异常激烈，而只有30余家的全球知名厂商却在分割高达80%的高端市场。即使在低端市场本土企业也活得并不舒服，一些企业为抢占市场份额，竞相压价竞争，导致产品存在很大安全隐患，这种态势直接影响整个行业的形象与发展。 

　　以中压交联电缆为例，目前我国已安装的中压交联电缆悬缆式生产线约有400多条，而从产量看只开工不足50%的产能。产能过剩引发了以恶性价格战为手段的激烈竞争，也导致了假冒伪劣产品的滋生。 

　　类似的例子在电缆行业似乎不胜枚举，再比如，城乡电网改造时，不少企业一拥而上生产架空线、空联电力电缆，如今造成了巨大的产能过剩。 

　　特别是2009年以来，在政府推动和过量信贷资金流入的情况下，本已经产业过剩的行业又一次疯狂地扩张，拿高压VCV电缆生产线来说，我国国内达60条之多，而除中国以外，其他各国累计只有20多条，这便更恶化了产能过剩的严峻形势。 

　　电缆行业市场化虽然较为充分，但从细分市场来看，高端市场具有需求量巨大，进入门槛高的特点，国内能够参与细分市场竞争的企业数量并不多，在强调安全性和对环境保护的高档电线电缆产品上（如低烟、无卤、防火、阻燃电缆等），产品附加值高，产品毛利润高达40%以上，由于产能不足，国内需要大量进口以满足需求。

　　而这些细分市场的企业大多订单饱满，盈利状况较为良好，它们的发展思路和发展轨迹也越来越收到同行瞩目。 

　　来自欧洲的耐克森、比瑞利与来自日本的古河、住友，都在我国电缆市场中占有相当份额，外资企业在高端市场上的优势更加明显，比如耐克森的特种电缆以及交通用电缆在中国具有相当高的声誉；荷兰飞利浦和德国西门子公司的光缆在中国早已家喻户晓。 

　　原材料价格居高产品质量差别较大 

　　线缆是“料重工轻”的行业，我国原材料占电线电缆总成本的80%左右，而在美国为69%，欧洲为62%，日本为73%，据相关测算，原材料每上涨5%，相当于利润减少4%。 

　　主要原材料是铝和铜，随着铜、铝材料价格的不断上升，加上能源和运输成本上升，促使企业成本进一步加大，行业毛利率下滑。 

　　“十一五”期间，电缆行业销售毛利率基本维持在11%～12%之间，销售净利润率基本维持在4%～5%，均低于全国工业企业的平均水平。在外部环境的多重变化和行业激烈竞争的历练下，伴随着原材料不断上涨，人工成本、资源价格等刚性上升，企业成本控制的意识虽已有增强、行业成本费用利润率水平也有维持不下降，甚至略有提高的表现，但较低的利润率水平使得再继续依靠企业自身消化成本上升的空间已十分有限。 

　　事实上，110千伏高压电缆的利润近两年也开始逐渐下滑，只有少数几家企业经济效益比较好，大部分企业的日子大多“举步维艰”。 

　　而利润的减少，必然导致企业偷工减料的产生，或针对不同的客户生产所谓“非标”产品，使严格的按强制性国家标准控制生产变为“量体裁衣”的安全保证性企业标准生产，质量风险加大，不正当竞争加剧（详情参见《电气中国》五月刊《“非标”的诱惑》）。 

　　价格、话语权薄弱市场秩序混乱 

　　在市场话语权上，买方越来越强势、卖方越来越弱势。电缆行业用户大多是国家大型工程或是国家垄断行业，如电力、通信、铁路等。市场严重失衡的状况对维护市场的交易公平和合理利益分配都带来较大的问题，如买方强势的条款、要求、限制、赊销和最低价中标等，使得利益分配太偏向于垄断行业的用户。同时一些企业不但收不到预付款，还要向客户支付质保金，高居不下的应收账规模，使得线缆企业的利润被拖欠款的融资成本所吞噬，线缆行业的利益被蚕食，扼制了线缆企业的发展，增加了企业的风险和成本。这也成为国内电缆行业发展的一大绊脚石。 

　　从国内行业发展来看，处在一个快速增长的市场环境中，行业门槛低、监管不力、市场机制不健全，既为不同竞争力的企业都提供了一定的生存条件，也形成了企业众多、规模较小，行业结构混乱的格局。由于大量的重复投资，还进一步加剧了市场恶性竞争、降低了产业集中度水平。 

　　不可否认，现在线缆行业竞争如此激烈是由同质化竞争形成。而线缆产品的同质化，线缆技术的同质化，生产方式的同质化，其实说到底都是由于线缆企业盲目跟从造成的。在这种状况下，对于一个企业而言，开发新产品所需要的成本是无限的，可维护一个产品是优先的，如利润好的企业仅能将利润的3%～5%用于技术开发，而同时市场的需求是无限的，所以线缆企业更要另辟蹊径，提高差异化的竞争能力。

　　与此同时，横观各国产业整合的情况以及方式，虽然不尽相同，但在产业发展到比较成熟的阶段都选择了从分散到集中的整合道路，以并购为主的产业整合成为企业增长和扩张的重要模式之一。通过整合使得相关业务的经营资源集中、规模扩张、成本降低、研发能力和产品服务能力提高，利用国际资源，加速全球市场开拓和区域布局，使得规模效应、市场整合效应融合形成协同效应，实现了快速增长，进一步提高了国际竞争能力。因此对于国内企业而言，未来在行业重点产品领域内积极推进以资产为纽带的横向整合，才是逐步解决当前行业发展中存在的各种顽疾的一个重要途径。

　　而对于仪器仪表行业未来的发展主攻方向主要包括5个方面：一是加强科学仪器的原始创新，重点围绕国家重大前沿科学需求，开展新原理、新技术、新方法的研究，力争实现前沿科学仪器设备的重大突破与跨越;二是加强集成创新，着力开展前沿重大科学仪器设备、通用仪器设备、专用仪器设备中具有产业竞争力的仪器设备开发，同时加强科学仪器设备核心关键部件和配套系统的开发和应用;三是注重对现有商品化科学仪器设备的消化吸收再创新，开发出一批具有自主知识产权的科学仪器设备，提升下游科学仪器设备的综合使用效益;四是加强具有自主知识产权的科学仪器设备的应用和示范;五是继续推进科学仪器设备产业化基地建设。

　　为了促进我国科学仪器设备自主创新能力的提高，我国政府加大了科学仪器设备研发投入，设立科学仪器专项经费，重点支持原创性科研仪器设备的研制和具有一定应用前景的重大科学仪器设备产品的开发应用。

一、分类

按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。
按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。
按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。
按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

二、电源变压器的特性参数

1工作频率
变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。

2额定功率
在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。

3额定电压
指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。

4电压比
指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。

5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，空载电流基本上等于磁化电流。

6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。

7效率
指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。

8绝缘电阻
表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

三、音频变压器和高频变压器特性参数

1频率响应
指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。

2通频带
如果变压器在中间频率的输出电压为U0，当输出电压（输入电压保持不变）下降到0.707U0时的频率范围，称为变压器的通频带B。

3初、次级阻抗比
变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配，则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下，变压器工作在最佳状态，传输效率最高。

四、原理演示

变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í1，在铁芯中就产生 交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为：E=4.44fNØm
式中：E–感应电势有效值
f–频率
N–匝数
Øm–主磁通最大值

由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压Ú1和Ú2大小也就不同。

当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（Í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改 变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í0，一部分为用来平衡Í2，所以这部分电流随着Í2变化而变 化。当电流乘以匝数时，就是磁势。

上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。

变压器的制作原理
在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。

变压器与变频器的区别
变频器：通过它调整能够达到所需要的用电频率（50hz,60hz等），来满足我们对用电的特殊需要。

变压器变频器
变压器：一般为“降压器”，常见于小区附近或工厂附近，它的作用是将超高的电压降到我们居民正常用电电压，满足人们的日常用电。