电力变压器

在电气和电子系统中，电力变压器是最有用的电机之一。电力变压器可以升高或降低交流电压或电流的幅值。这是交流电比直流电得到广泛应用的主要原因。变压器没有运动部件。因此，它的效率非常高，可达99%，并且具有非常坚固耐用的结构。

电力变压器

变压器或电力变压器是一种静态交流电机，它可以在不改变电源频率的情况下改变交流电压或交流电流的水平。

典型的变压器由两个绕组组成，即初级绕组和次级绕组。这两个绕组通过一个共同的磁路相互连接，用于在它们之间传递电能。

变压器工作原理

变压器的运行基于互感原理，该原理指出，当一个线圈变化的磁场与另一个线圈相连时，会在第二个线圈中感应出电动势。

当交流电压V₁施加到初级绕组时，交流电流流过它并产生交流磁通。这种变化的磁通穿过变压器的铁芯并与次级绕组相连。根据法拉第电磁感应定律，由于初级绕组变化磁通的连接，在次级绕组中感应出电动势E₂。如果次级绕组电路通过连接负载而闭合，则次级绕组中感应出的电动势E₂会导致次级电流I₂流过负载。

虽然初级绕组的变化磁通也与其自身连接。因此，由于自身电感效应，在初级绕组中感应出电动势E₁。E₁和E₂的值可以通过以下公式给出：

$$\mathrm{\mathit{E_{\mathrm{1}}}\:=\:-\mathit{N_{\mathrm{1}}}\frac{\mathit{d\phi }}{\mathit{dt}}}$$

$$\mathrm{\mathit{E_{\mathrm{2}}}\:=\:-\mathit{N_{\mathrm{2}}}\frac{\mathit{d\phi }}{\mathit{dt}}}$$

其中N₁和N₂分别是初级绕组和次级绕组的匝数。

取E₂和E₁的比率，我们得到：

$$\mathrm{\frac{\mathit{E_{\mathrm{2}}}}{\mathit{E_{\mathrm{1}}}}\:=\:\frac{\mathit{N_{\mathrm{2}}}}{\mathit{N_{\mathrm{1}}}}}$$

此表达式称为变压器的变比。变比取决于初级和次级绕组的匝数。这意味着输出电压的大小取决于初级和次级绕组的相对匝数。

如果N₂ > N₁，则E₂ > E₁，即变压器的输出电压大于输入电压，这种变压器称为升压变压器。另一方面，如果N₁ > N₂，则E₁ > E₂，即输出电压小于输入电压，这种变压器称为降压变压器。

从变压器的电路图中，我们可以看到初级和次级之间没有电气连接，而是通过磁场连接。因此，变压器使我们能够将交流电能以磁的方式从一个电路传输到另一个电路，同时改变电压和电流水平。

要点

注意以下关于变压器的重要要点：

• 变压器的运行基于电磁感应原理。

• 变压器不改变频率，即输入电源和输出电源的频率保持相同。

• 变压器是一种静态电机，这意味着它没有任何运动部件。因此，它的效率非常高。

• 变压器不能用于直流电，因为它是一种电磁感应电机。

• 初级绕组和次级绕组之间没有直接的电气连接。交流电通过磁通从初级绕组传输到次级绕组。