變壓器工作原理

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。 

一、分類 

按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。 
按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。 
按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。 
按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。 
按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。 

二、電源變壓器的特性參數(shù) 

1工作頻率 
變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計(jì)和使用，這種頻率稱工作頻率。 

2額定功率 
在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。 

3額定電壓 
指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定值。 

4電壓比 
指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別。 

5空載電流 
變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流。空載電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成。對于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流。 

6空載損耗： 
指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損），這部分損耗很小。 

7效率 
指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大，效率就愈高。 

8絕緣電阻 
表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。 

三、音頻變壓器和高頻變壓器特性參數(shù) 

1頻率響應(yīng) 
指變壓器次級輸出電壓隨工作頻率變化的特性。 

2通頻帶 
如果變壓器在中間頻率的輸出電壓為U0，當(dāng)輸出電壓（輸入電壓保持不變）下降到0.707U0時的頻率范圍，稱為變壓器的通頻帶B。 

3初、次級阻抗比 
變壓器初、次級接入適當(dāng)?shù)淖杩?/span>Ro和Ri,使變壓器初、次級阻抗匹配，則Ro和Ri的比值稱為初、次級阻抗比。在阻抗匹配的情況下，變壓器工作在zui佳狀態(tài)，傳輸效率zui高。 

四、原理演示

變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理（如上圖）：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓Ú1時，流過電流Í1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通Ø1，這些磁通稱為主磁通，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=4.44fNØm 
式中：E--感應(yīng)電勢有效值 
f--頻率 
N--匝數(shù) 
Øm--主磁通大值 

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，一次側(cè)僅流過主磁通的電流（Í0），這個電流稱為激磁電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流Í2時，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，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流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。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時，就是磁勢。 

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。(end)