變壓器由鐵芯(或鐵芯)和線圈組成。線圈具有兩個或更多個繞組。連接到電源的繞組稱為初級線圈,另一個繞組稱為次級線圈。它可以轉換交流電壓、電流和阻抗。較簡單的鐵芯變壓器由一個由軟磁材料制成的鐵芯和兩個不同數量的線圈組成,如圖所示。
變壓器原理
核心的作用是加強兩個線圈之間的磁耦合。為了減少鐵中的渦流和磁滯損耗,通過涂漆的硅鋼片層壓芯;兩個線圈之間沒有電氣連接,線圈由絕緣銅線(或鋁線)纏繞。連接到AC電源的一個線圈稱為初級線圈(或初級線圈),連接到器具的另一個線圈稱為次級線圈(或次級線圈)。實際變壓器非常復雜,不可避免地存在銅損(線圈電阻熱)、鐵損(鐵芯加熱)和漏磁(空氣閉合磁感應線)等,為簡單起見,只有理想的變壓器才會在這里介紹。通過忽略漏磁通,忽略原始、次級線圈的電阻,忽略磁芯的損耗,忽略空載電流(初級繞組開路線圈的線圈中的電流)來建立理想的變壓器。例如,當電力變壓器滿負荷運行時(次級線圈的額定輸出功率),它接近理想的變壓器。
變壓器是由電磁感應原理制成的固定器具。當變壓器的初級線圈連接到AC電源時,在磁芯中產生交變磁通量,并且交變磁場由φ表示。原始的、次級線圈φ是相同的,φ也是簡諧函數,表是φ=φmsinωt。根據法拉第電磁感應定律,初級、次級線圈中的感應電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。其中N1、N2是原始、次級線圈的匝數。從圖中可以看出,U1=-e1,U2=e2(原始線圈的物理量由下角1表示,次級線圈的物理量由下角2表示),復數有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,設k=N1/N2,稱為變壓比。根據上面的公式,U1/U2=-N1/N2=-k,即變壓器原有的、次級線圈電壓有效值的比值等于其匝數比和原始的、次級線圈的相位差電壓是π。
此外,結論是:
U1/U2=N1/N2
在空載電流可忽略不計的情況下,I1/I2=-N2/N1,即原始的、子線圈電流有效值與其匝數成反比,相位差為π。進一步可用
I1/I2=N2/N1
理想變壓器、次級線圈的功率等于P1=P2。說明理想的變壓器本身沒有功率損耗。實際變壓器總是有損耗,其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率非常高,達到90%以上。[1]