簡述變壓器的工作原理

時間 2021-09-02 20:08:24

1樓:雜貨軒

變壓器工作原理:主要應用電磁感應原理來工作。具體是:

當變壓器一次側施加交流電壓u1,流過一次繞組的電流為i1,則該電流在鐵芯中會產生交變磁通,使一次繞組和二次繞組發生電磁聯絡,根據電磁感應原理,交變磁通穿過這兩個繞組就會感應出電動勢,其大小與繞組匝數以及主磁通的最大值成正比,繞組匝數多的一側電壓高,繞組匝數少的一側電壓低,當變壓器二次側開路,即變壓器空載時,一二次端電壓與一二次繞組匝數成正比,即u1/u2=n1/n2,但初級與次級頻率保持一致,從而實現電壓的變化。

變壓器(transformer)是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓(磁飽和變壓器)等。

變壓器是一種靜止的電氣裝置。它是根據電磁感應的原理,將某一等級的交流電壓和電流轉換成同頻率的另一等級電壓和電流的裝置。作用:變換交流電壓、交換交流電流和變換阻抗。

變壓器兩組線圈圈數分別為n1和n2,n1為初級,n2為次級。在初級線圈上加一交流電壓,在次級線圈兩端就會產生感應電動勢。當n2>n1 時,其感應電動勢要比初級所加的電壓還要高,這種變壓器稱為升壓變壓器;當n2法拉第在2023年8月29日發明了一個「電感環」,稱為「法拉第感應線圈」,實際上是世界上第一隻變壓器雛形。

但法拉第只是用它來示範電磁感應原理,並沒有考慮過它可以有實際的用途。

變壓器是利用電磁感應原理製成的靜止用電器。當變壓器的原線圈接在交流電源上時,鐵心中便產生交變磁通,交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的,φ也是簡諧函式,表為φ=φmsinωt。

由法拉第電磁感應定律可知,原、副線圈中的感應電動勢為e1=-n1dφ/dt、e2=-n2dφ/dt。式中n1、n2為原、副線圈的匝數。

變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關係,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。

2樓:蔥蔥年華

當一次側接到交流電源時,繞組中便有交流電流過,並在鐵芯中產生與外加電壓頻率相同的交變磁通,交變磁通分別在

一、二次側感應出同頻率的電動勢。

二次側有了電動勢,便向負載輸出電能,實現了不同電壓等級電能的傳遞。由於感應電動勢的大小與繞組的匝數成正比,,因此改變

一、二次側的匝數即可改變二次側的電壓。

簡潔地說:電生磁:一次側通入交變電流,在鐵芯是產生變化磁場磁生電:

變化磁場交鏈副邊會在二次側產生感應電勢變壓器(transformer)是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓(磁飽和變壓器)等。

按用途可以分為:電力變壓器和特殊變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗變壓器、調壓器、礦用變、音訊變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、衝擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等)。電路符號常用t當作編號的開頭.

例: t01, t201等。

3樓:縱橫豎屏

原理:

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,其餘的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數不等的線圈構成。

鐵心的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內渦流和磁滯損耗,鐵心由塗漆的矽鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯絡,線圈由絕緣銅線(或鋁線)繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈(或原線圈),另一個線圈接用電器稱為次級線圈(或副線圈)。

實際的變壓器是很複雜的,不可避免地存在銅損(線圈電阻發熱)、鐵損(鐵心發熱)和漏磁(經空氣閉合的磁感應線)等,為了簡化討論這裡只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是:忽略漏磁通,忽略原、副線圈的電阻,忽略鐵心的損耗,忽略空載電流(副線圈開路原線圈線圈中的電流)。

例如電力變壓器在滿載執行時(副線圈輸出額定功率)即接近理想變壓器情況。變壓器是利用電磁感應原理製成的靜止用電器。當變壓器的原線圈接在交流電源上時,鐵心中便產生交變磁通,交變磁通用φ表示。

原、副線圈中的φ是相同的,φ也是簡諧函式,表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應定律可知,原、副線圈中的感應電動勢為e1=-n1dφ/dt、e2=-n2dφ/dt。式中n1、n2為原、副線圈的匝數。

由圖可知u1=-e1,u2=e2(原線圈物理量用下角標1表示,副線圈物理量用下角標2表示),其復有效值為u1=-e1=jn1ωφ、u2=e2=-jn2ωφ,令k=n1/n2,稱變壓器的變比。由上式可得u1/ u2=-n1/n2=-k,即變壓器原、副線圈電壓有效值之比,等於其匝數比而且原、副線圈電壓的位相差為π。

進而得出:u1/u2=n1/n2

在空載電流可以忽略的情況下,有i1/ i2=-n2/n1,即原、副線圈電流有效值大小與其匝數成反比,且相位差π。

進而可得i1/ i2=n2/n1

理想變壓器原、副線圈的功率相等p1=p2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實際變壓器總存在損耗,其效率為η=p2/p1。電力變壓器的效率很高,可達90%以上。

擴充套件資料:

變壓器特徵引數:

1,工作頻率

變壓器鐵芯損耗與頻率關係很大,故應根據使用頻率來設計和使用,這種頻率稱工作頻率。

2,額定功率

在規定的頻率和電壓下,變壓器能長期工作而不超過規定溫升的輸出功率。

3,額定電壓

指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓,工作時不得大於規定值。

4,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別。

5,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。空載電流由磁化電流(產生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。對於50hz電源變壓器而言,空載電流基本上等於磁化電流。

6,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,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,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效能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的效能、溫度高低和潮溼程度有關.

4樓:匿名使用者

當變壓器一次側施加交流電壓u1,流過一次繞組的電流為i1,則該電流在鐵芯中會產生交變磁通,使一次繞組和二次繞組發生電磁聯絡,根據電磁感應原理,交變磁通穿過這兩個繞組就會感應出電動勢,其大小與繞組匝數以及主磁通的最大值成正比,繞組匝數多的一側電壓高,繞組匝數少的一側電壓低,當變壓器二次側開路,即變壓器空載時,一二次端電壓與一二次繞組匝數成正比,變壓器起到變換電壓的目的。

當變壓器二次側接入負載後,在電動勢e2的作用下,將有二次電流通過,該電流產生的電動勢,也將作用在同一鐵芯上,起到反向去磁作用,但因主磁通取決於電源電壓,而u1基本保持不變,故一次繞組電流必將自動增加一個分量產生磁動勢f1,以抵消二次繞組電流所產生的磁動勢f2,在一二次繞組電流l1、l2作用下,作用在鐵芯上的總磁動勢(不計空載電流i0),f1+f2=0, 由於f1=i1n1,f2=i2n2,故 i1n1+i2n2=0,由式可知,i1和i2同相,所以

i1/i2=n2/n1=1/k

由式可知,一二次電流比與一二次電壓比互為倒數,變壓器一二次繞組功率基本不變,(因變壓器自身損耗較其傳輸功率相對較小),二次繞組電流i2的大小取決於負載的需要,所以一次繞組電流i1的大小也取決於負載的需要,變壓器起到了功率傳遞的作用。

5樓:匿名使用者

變壓器主要應用電磁感應原理來工作。具體是:當變壓器一次側施加交流電壓u1,流過一次繞組的電流為i1,則該電流在鐵芯中會產生交變磁通,使一次繞組和二次繞組發生電磁聯絡,根據電磁感應原理,交變磁通穿過這兩個繞組就會感應出電動勢,其大小與繞組匝數以及主磁通的最大值成正比,繞組匝數多的一側電壓高,繞組匝數少的一側電壓低,當變壓器二次側開路,即變壓器空載時,一二次端電壓與一二次繞組匝數成正比,即u1/u2=n1/n2,但初級與次級頻率保持一致,從而實現電壓的變化。

6樓:從來沒有忘記

根據電磁感應定律將交流電變換為同頻率不同電壓的交流電的非旋轉式電機。變壓器有多種功能:① 高效、經濟、 方便地升高電壓,減小電流,以滿足遠距離、大功率輸電的要求;②方便地降低電壓,利於近距離供電,或進一步降低到安全電壓(如8伏、12伏、24伏等 ) ,以保證人身安全;③變換電流;④變換阻抗;⑤變換相數;⑥變換相角;⑦既不變換電壓,也不變換電流和相角,只是以1∶1的變比將其兩側的電路用高強度絕緣予以隔離。

變壓器在電力系統中幾乎起著和發電機同樣重要的作用。

基本結構 變壓器(以最簡單的雙繞組變壓器為例)主要由兩個繞組和穿過這兩個繞組的共同磁路構成。與電源相連 ,取得電功率的繞組稱原繞組或一次繞組 ;與負載相連,輸出電功率的稱副繞組或二次繞組。為加強磁場、提高效率,通常將兩繞組套在鐵心上。

磁通的絕大部分通過鐵心,這部分磁通稱主磁通,它交鏈原、副繞組。只環鏈一個繞組的稱漏磁通,它遠小於主磁通。

變壓器鐵心一般用0.35或0.5毫米厚的兩面塗有絕緣層的矽鋼片疊成或捲成。

變壓器鐵心分為芯式和殼式兩大類。通常芯式鐵心用於高電壓、小容量的變壓器;殼式鐵心則用於低電壓、大容量的變壓器。鐵心中通過交變磁通後將產生磁滯損耗和渦流損耗,也會引起副邊電壓的波形畸變和對原邊電壓的相位移。

因此,高頻中有用鐵氧體材料製作鐵心的。頻率更高或精度要求極高時,常用非鐵磁材料(其磁效能與空氣非常接近)製作心子,這種變壓器稱作空心變壓器。

變壓器繞組由銅或鋁的絕緣扁導線或圓導線繞成 。原、副繞組匝數不同,電壓不同。

大型變壓器還有冷卻系統、保護裝置、出線裝置和油箱等部分。

工作原理 變壓器基本工作原理是電磁感應定律。繞組中感應電動勢等於匝數n與磁通變化率dφ/dt的乘積。在變壓器中,交流電每交變一次,主磁通由正向最大值(+φm)變成反向最大值(-φm),又從-φm變為+φm 。

變化絕對值為|+φm-(-φm)|+|-φm-(+φm)|=4φm。對於頻率為f的交流電,主磁通的平均變化率(絕對值)為4fφm。 此值乘以 n 和正弦交流的波形因數 (有效值與整流平均值之比)1.

11,即得繞組感應電動勢(有效值)e為

e=4.44fnφm

設原 、副繞組的匝數分別為n1、n2,則二者產生的感應電動勢分別為e1=4.44fn1φm和 e2=4.44fn2φm。

即兩電動勢之比為兩繞組的匝數比。由於變壓器漏磁及繞組電阻都很小,在工程上繞組的漏磁阻抗電壓降可略去不計,而將原、副邊電壓u1、u2 分別視作各自的感應電動勢e1及e2 。故原 、副繞組匝數比n近似等於其電壓比(即變壓比,簡稱變比)。

副繞組端接入負載時,即產生感生電流向負載供電。據楞次定律,這一感生電流對主磁通起阻礙變化的作用。故當接入負載或負載電流增大時,部分抵消了主磁通而使原繞組的自感電動勢也減弱。

又據歐姆定律,原繞組自感電動勢的減弱將導致原繞組電流增大,使被抵消的主磁通又得到補償,仍保持為空載時的磁通量,用相量可表示為

式中、分別為原、副邊電流相量,為勵磁電流相量。由於一般很小,故可近似認為 。於是兩電流值之比。

即原、副繞組電流之比等於其匝數比的倒數。原繞組輸入阻抗z1(等於)與副繞組輸出阻抗z2(等於)之比近似為匝數比的平方。

2250千伏4安工頻試驗變壓器

額定值 變壓器額定值主要有額定頻率、額定原邊電壓和電流 、額定副邊電壓和電流、額定視在功率(即容量)。它們都刻在變壓器的銘牌上,所以又稱銘牌值。額定頻率和額定原邊電壓在使用時必須遵守。

變壓器湧流 空載變壓器剛接上電源時,電源側出現數值為額定電流6~8倍的電流,即湧流。產生湧流的原因是變壓器鐵心磁化曲線的非線性 。 如果電源側接入正弦電壓 u,按磁化曲線φ-i的關係,就可作出湧流波形i。

湧流波形與其幅值的大小,不僅與φ-i曲線有關,而且與鐵心剩磁磁通φr和電壓投入時的相位有關。實際湧流是一種暫態電流,時間上是連續的。由於繞組存在電阻,湧流波形的幅值將隨時間推移而逐漸減小。

湧流波形開始時偏在時間軸的一側,以後逐步進入穩定狀態,即電流與時間值逐漸對稱,最後變成幅值很小而與時間值完全對稱的正常的勵磁電流,與電壓相位差90°。三相變壓器中,湧流在每一相中均可能出現。湧流是非正弦波形,含有許多諧波分量,這些諧波的影響需加以抑制。

變壓器調壓裝置 電源電壓波動、線路電壓損失等變化都可造成使用者電壓不穩定,影響用電裝置正常工作。此時需調整輸出電壓以保證使用者電壓保持穩定。調壓的方法是在變壓器高壓繞組上設定一段有抽頭的分接繞組和加裝一個分接開關。

利用它們可改變高壓繞組的匝數,從而改變變壓器的輸出電壓。

變壓器冷卻 變壓器執行時,繞組和鐵心的損耗所產生的熱量如不能及時散逸出去,將造成過熱而使絕緣損壞。小容量變壓器可採用自冷方式,通過輻射和自然對流即可將熱量散去。為防止火災,小型變壓器一般採用乾式,不用油浸。

大容量變壓器則將其鐵心及繞組浸於油中,並採用油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷及強迫油迴圈冷卻等方式進行冷卻。

變壓器如何工作,變壓器是怎麼工作的

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