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一看就懂的变压器原理

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  • 发布时间:2015/4/11 15:52:16
  • 作者:hb_yinhe

  无论在生活中还是工程应用中,变压器都非常常见,变压器原理相信对于理工科的人来说,也知道个大概。本文从通俗的角度说说变压器原理。
  简单的说,变压器原理就是电磁感应原理,也就是“动电生磁,动磁生电”的过程。

变压器原理图

  如图所示:跟电源连接的线圈叫原线圈,也叫初级线圈,跟负载连接的线圈叫副线圈,也叫次级线圈,两线圈由绝缘导线绕制,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。

变压器原理

  在初级线圈中输入均匀变化的电压U1时,流过的电流为I1,就会在铁芯中就产生交变磁通Ø,这个磁通称为主磁通,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),这个电流称为励磁电流。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,一部分为励磁电流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。
  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。

变压器的功能

  根据电磁感应原理的计算公式,忽略变压器的转换损耗,那么

变压器电动势公式


      

01电压变换

  根据公式推导

变压器电压变换

  所以变压器的原边电压和副边电压与匝数成正比,如此实现电压的变换功能。当匝数比为1时,U1=U2,由于初级线圈与次级线圈电气隔离,如此实现了电气隔离功能。

01电流变换

  根据公式推导

变压器电流变换

  所以变压器的原边电压和副边电压与匝数成反比,如此实现电流的变换功能,典型应用就是电流互感器。

03阻抗变换

  根据公式推导

变压器阻抗变换

  
  所以变压器的原边阻抗和副阻抗与匝数的平方成正比,如此实现阻抗的变换功能。