深入解析變壓器工作原理

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)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(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。　　

一、變壓器的制作原理：

在發(fā)電機(jī)中，不管是線圈運(yùn)動(dòng)通過(guò)磁場(chǎng)或磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)通過(guò)固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢(shì)，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動(dòng)，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。 　　

二、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?！　“捶莱狈绞椒诸悾洪_(kāi)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?！　?/P>

按電源相數(shù)分類：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器、多相變壓器?！　?/P>

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?！　?/P>

三、電源變壓器的特性參數(shù)　　

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(lái)設(shè)計(jì)和使用，這種頻率稱工作頻率。　　

額定功率在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長(zhǎng)期工作，而不超過(guò)規(guī)定溫升的輸出功率?！　?/P>

額定電壓指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時(shí)不得大于規(guī)定值?！　?/P>

電壓比指變壓器初級(jí)電壓和次級(jí)電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別?！　?/P>

空載電流變壓器次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)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(duì)于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流?！　?/P>

空載損耗指變壓器次級(jí)開(kāi)路時(shí)，在初級(jí)測(cè)得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級(jí)線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損），這部分損耗很小?！　?/P>

效率指次級(jí)功率P2與初級(jí)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?！　?/P>

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)。

四、音頻變壓器和高頻變壓器特性參數(shù)　　

頻率響應(yīng)指變壓器次級(jí)輸出電壓隨工作頻率變化的特性?！　?/P>

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(shí)的頻率范圍，稱為變壓器的通頻帶B?！　?/P>

初、次級(jí)阻抗比變壓器初、次級(jí)接入適當(dāng)?shù)淖杩筊o和Ri,使變壓器初、次級(jí)阻抗匹配，則Ro和Ri的比值稱為初、次級(jí)阻抗比。在阻抗匹配的情況下，變壓器工作在最佳狀態(tài)，傳輸效率最高。

五、低頻變壓器的技術(shù)參數(shù)　　

對(duì)不同類型的變壓器都有相應(yīng)的技術(shù)要求，可用相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)表示。如電源變壓器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級(jí)、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能。對(duì)于一般低頻變壓器的主要技術(shù)參數(shù)是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等。 　　

電壓比：變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為N1和N2，N1為初級(jí)，N2為次級(jí)。在初級(jí)線圈上加一交流電壓，在次級(jí)線圈兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)N2>N1 時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)要比初級(jí)所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升壓變壓器：當(dāng)N2 式中n 稱為電壓比(圈數(shù)比) 。當(dāng)n1 時(shí)，則N1>N2 ，V1>V2 ，該變壓器為降壓變壓器。反之則為升壓變壓器。 　　

變壓器的效率： 在額定功率時(shí)，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即式中η 為變壓器的效率；P1 為輸入功率，P2 為輸出功率。 　　

當(dāng)變壓器的輸出功率P2 等于輸入功率P1 時(shí)，效率η 等于100%，變壓器將不產(chǎn)生任何損耗。但實(shí)際上這種變壓器是沒(méi)有的。變壓器傳輸電能時(shí)總要產(chǎn)生損耗，這種損耗主要有銅損和鐵損。銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗。當(dāng)電流通過(guò)線圈電阻發(fā)熱時(shí)，一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗。由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損。 　　

變壓器的鐵損包括兩個(gè)方面。一是磁滯損耗，當(dāng)交流電流通過(guò)變壓器時(shí)，通過(guò)變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得硅鋼片內(nèi)部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗。

另一是渦流損耗，當(dāng)變壓器工作時(shí)。鐵芯中有磁力線穿過(guò)，在與磁力線垂直的平面上就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流，且成旋渦狀，故稱為渦流。渦流的存在使鐵芯發(fā)熱，消耗能量，這種損耗稱為渦流損耗。 　　

變壓器的效率與變壓器的功率等級(jí)有密切關(guān)系，通常功率越大，損耗與輸出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。