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一張圖看懂變壓器工作原理

發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:2019-05-20 瀏覽瀏覽:131486

變壓器的工作原理  

  一張?jiān)韴D讓我們可以很直觀的學(xué)習(xí)變壓器的工作原理,變壓器是利用電磁感應(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。


  變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其余的繞組叫次級線圈。



  無論在生活中還是工程應(yīng)用中,變壓器都非常常見,變壓器原理相信對于理工科的人來說,也知道個(gè)大概。本文從通俗的角度說說變壓器原理。
  簡單的說,變壓器原理就是電磁感應(yīng)原理,也就是“動(dòng)電生磁,動(dòng)磁生電”的過程。

1.png

  如圖所示:跟電源連接的線圈叫原線圈,也叫初級線圈,跟負(fù)載連接的線圈叫副線圈,也叫次級線圈,兩線圈由絕緣導(dǎo)線繞制,鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。

變壓器原理

  在初級線圈中輸入均勻變化的電壓U1時(shí),流過的電流為I1,就會(huì)在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通?,這個(gè)磁通稱為主磁通,在它作用下,兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢é1、é2。
  感應(yīng)電勢公式為:E=4.44fN?m
式中:
    E--感應(yīng)電勢有效值 
    f--頻率 
    N--匝數(shù) 
    ?m--主磁通最大值

 

  由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同,感應(yīng)電勢E1和E2大小也不同,當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后,電壓ú1和ú2大小也就不同。 
  當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí),一次側(cè)僅流過主磁通的電流(í0),這個(gè)電流稱為勵(lì)磁電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流í2時(shí),也在鐵芯中產(chǎn)生磁通,力圖改變主磁通,但一次電壓不變時(shí),主磁通是不變的,一次側(cè)就要流過兩部分電流,一部分為勵(lì)磁電流í0,一部分為用來平衡í2,所以這部分電流隨著í2變化而變化。
  上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢平衡作用,變壓器就是通過磁勢平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。

變壓器的功能

  根據(jù)電磁感應(yīng)原理的計(jì)算公式,忽略變壓器的轉(zhuǎn)換損耗,那么

2.png


      

01電壓變換

  根據(jù)公式推導(dǎo)

 

3.png

  所以變壓器的原邊電壓和副邊電壓與匝數(shù)成正比,如此實(shí)現(xiàn)電壓的變換功能。當(dāng)匝數(shù)比為1時(shí),U1=U2,由于初級線圈與次級線圈電氣隔離,如此實(shí)現(xiàn)了電氣隔離功能。

02電流變換

  根據(jù)公式推導(dǎo)

4.png

  所以變壓器的原邊電壓和副邊電壓與匝數(shù)成反比,如此實(shí)現(xiàn)電流的變換功能,典型應(yīng)用就是電流互感器。

03阻抗變換

  根據(jù)公式推導(dǎo)

5.png

  
  所以變壓器的原邊阻抗和副阻抗與匝數(shù)的平方成正比,如此實(shí)現(xiàn)阻抗的變換功能。

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