變壓器工作原理介紹

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1、變壓器工作原理介紹杜洋變壓器及其工作原理變壓器是利用電磁感應原理傳輸電能或電信號的器件,它具有變壓、變流和變阻抗的作用。變壓器的種類很多,應用十分廣泛。比如在電力系統(tǒng)中用電力變壓器把發(fā)電機發(fā)出的電壓升高后進行遠距離輸電,到達目的地后再用變壓器把電壓降低以便用戶使用,以此減少傳輸過程中電能的損耗;在電子設備和儀器中常用小功率電源變壓器改變市電電壓,再通過整流和濾波,得到電路所需要的直流電壓;在放大電路中用耦合變壓器傳遞信號或進行阻抗的匹配等等。變壓器雖然大小懸殊,用途各異,但其基本結構和工作原理卻是相同的。變壓器由鐵心和繞組

2、兩個基本部分組成,如圖2-34所示,在一個閉合的鐵心上套有兩個繞組,繞組與繞組之間以及繞組與鐵心之間都是絕緣的。變壓器的結構圖2-35變壓器的鐵心變壓器的結構圖2-36變壓器的結構形式變壓器的結構骨架在變壓器中的作用主要有以下幾點：1、為變壓器中的銅線提供纏繞的空間，2、固定變壓器中的磁芯。3、骨架中的線槽為變壓器生產繞線時提供過線的路徑。4、骨架中的金屬針腳為變壓器之銅線纏繞的支柱；經過焊錫后與PCB板相連接，在變壓器工作時起到導電的作用。5、骨架底部的擋墻，可使變壓器與PCB板產生固定的作用；為焊錫時產生的錫堆與PC

3、B板，和磁芯與PCB板，提供一定距離空間；隔離磁芯與錫堆，避免發(fā)生耐壓不良。6、骨架中的凸點、凹點或倒角，可決定變壓器使用時放置方向或針腳順序空載運行和電壓變換如圖2-37所示,將變壓器的原邊接在交流電壓ｕ1上,副邊開路,這種運行狀態(tài)稱為空載運行。此時副繞組中的電流i2=0,電壓為開路電壓u20,原繞組通過的電流為空載電流i10,電壓和電流的參考方向如圖所示。圖中Ｎ１為原繞組的匝數,Ｎ２為副繞組的匝數。變壓器原理及應用變壓器原理及應用副邊開路時,通過原邊的空載電流i10就是勵磁電流。磁動勢i10N1在鐵心中產生的主磁通Φ既穿

4、過原繞組,也穿過副繞組,于是在原、副繞組中分別感應出電動勢ｅ１和ｅ２。且ｅ１和ｅ２與Φ的參考方向之間符合右手螺旋定則,由法拉第電磁感應定律可得變壓器原理及應用ｅ１和ｅ２的有效值分別為（2.34）(2.35)式中ｆ為交流電源的頻率,Φm為主磁通的最大值。如果忽略漏磁通的影響并且不考慮繞組上電阻的壓降時,可認為原、副繞組上電動勢的有效值近似等于原、副繞組上電壓的有效值,即變壓器原理及應用因此由式（2.36）可見,變壓器空載運行時,原、副繞組上電壓的比值等于兩者的匝數之比,Ｋ稱為變壓器的變比。若改變變壓器原、副繞組的匝數,就能夠把

5、某一數值的交流電壓變?yōu)橥l率的另一數值的交流電壓當原繞組的匝數Ｎ1比副繞組的匝數Ｎ２多時,Ｋ＞１,這種變壓器為降壓變壓器;反之,當Ｎ１的匝數少于Ｎ２的匝數時,Ｋ＜１,為升壓變壓器。(2.36)變壓器原理及應用例1已知某變壓器鐵心的截面積為20cm2,鐵心中磁感應強度的最大值不能超過0.２Ｔ,若要用它把220Ｖ工頻交流電變換成為20Ｖ的同頻率交流電,原、副繞組的匝數應為多少？解鐵心中磁通的最大值原繞組的匝數應為應用舉例副繞組的匝數應為或應用舉例如圖2-38所示,變壓器的原繞組接交流電壓u１,副繞組接上負載ＺL,這種運行狀態(tài)稱

6、為負載運行。這時副邊的電流為ｉ２,原邊電流由ｉ10增大為ｉ１,且u２略有下降,這是因為有了負載后,ｉ１、ｉ２會增大,原、副繞組本身的內部壓降也要比空載時增大,使副繞組電壓Ｕ２比Ｅ２低一些。因為變壓器內部壓降一般小于額定電壓的１０％,因此變壓器有無負載對電壓比的影響不大,可以認為負載運行時變壓器原、副繞組的電壓比仍然基本上等于原、副繞組匝數之比。負載運行和電流變換負載運行和電流變換變壓器負載運行時,由ｉ２形成的磁動勢ｉ２Ｎ２對磁路也會產生影響,即鐵心中的主磁通Φ是由i1N1和i2N2共同產生的。由式U≈E≈4.44fNΦm可知

7、,當電源電壓和頻率不變時,鐵心中的磁通最大值應保持基本不變,那么磁動勢也應保持不變,即負載運行和電流變換由于變壓器空載電流很小,一般只有額定電流的百分之幾,因此當變壓器額定運行時,可忽略不計。則有?？梢娮儔浩髫撦d運行時,原、副繞組產生的磁動勢方向相反,即副邊電流Ｉ２對原邊電流Ｉ１產生的磁通有去磁作用。因此,當負載阻抗減小,副邊電流Ｉ２增大時,鐵心中的磁通Φm將減小,原邊電流Ｉ１必然增加,以保持磁通Φm基本不變,所以副邊電流變化時,原邊電流也會相應地變化。原、副邊電流有效值的關系為負載運行和電流變換(2.37)由式（2.37）

8、可見,當變壓器額定運行時,原、副邊的電流之比近似等于其匝數之比的倒數。若改變原、副繞組的匝數,就能夠改變原、副繞組電流的比值,這就是變壓器的電流變換作用。不難看出，變壓器的電壓比與電流比互為倒數,因此匝數多的繞組電壓高,電流小;匝數少的繞組電壓低,電流大。負載運行和電流變換例2已知某一變