變壓器的原理

變壓器的原理

   變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（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、變壓器的分類
   變壓器按冷卻方式分類：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。
   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。
   變壓器按鐵芯或線圈結構分類：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。
   變壓器按電源相數分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。
   變壓器按用途分類：電源變壓器、調壓變壓器、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
    1、變壓器的工作頻率
   變壓器鐵芯損耗與頻率關系很大，故應根據使用頻率來設計和使用，這種頻率稱工作頻率。
   2、變壓器的額定功率
   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、變壓器的額定電壓
   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、變壓器的電壓比
   指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓比的區(qū)別。
   5、變壓器的空載電流
   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?？蛰d電流由磁化電流（產生磁通）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、變壓器的空載損耗
   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生的損耗（銅損），這部分損耗很小。
   7、變壓器的效率
   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、變壓器的絕緣電阻
   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。
   三、音頻變壓器和高頻變壓器特性參數
   1、頻率響應
   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、次級接入適當的阻抗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*佳狀態(tài)，傳輸效率*高。
   四、變壓器的工作原理
   變壓器的基本原理是電磁感應原理，現以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理：當一次側繞組上加上電壓Ú1時，流過電流Í1，在鐵芯中就產生交變磁通Ø1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側繞組分別感應電勢É1，É2，感應電勢公式為：E=4.44fNØm
   式中：E感應電勢有效值
   f頻率
   N匝數
   Øm主磁通*大值
   由于二次繞組與一次繞組匝數不同，感應電勢E1和E2大小也不同，當略去內阻抗壓降后，電壓Ú1和Ú2大小也就不同。
   當變壓器二次側空載時，一次側僅流過主磁通的電流（Í0），這個電流稱為激磁電流。當二次側加負載流過負載電流Í2時，也在鐵芯中產生磁通，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。當電流乘以匝數時，就是磁勢。
   上述的平衡作用實質上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實現了一、二次側的能量傳遞。