在通电时变压器的工作原理是怎样的?
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变压器的工作原理是利用电磁感应原理,通过给初级线圈通电,使变压器中铁芯产生交变磁场,然后让次级线圈产生感应电动势,从而实现电压的变化。其中初级线圈是在次级线圈的里面。变压器在我们日常生活中是一种比较常见的器件。下面就一起来了解一下吧。
变压器的工作原理是利用电磁感应的原理。变压器有两组线圈,分别是初级线圈和次级线圈,其中初级线圈指的是接电源的绕组,并且初级线圈是在次级线圈的里面。在初级线圈通电之后,变压器中的铁芯就会产生交变磁场,次级线圈就产生感应电动势,从而实现电压的变化。
电源变压器的特性参数
1工作频率
变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频率称工作频率。
2额定功率
在规定的频率和电压下,变压器能长期工作,而不超过规定温升的输出功率。
3额定电压
指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。
4电压比
指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别。
5空载电流
变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50Hz电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。
6空载损耗:
指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。
7效率
指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大,效率就愈高。
8绝缘电阻
表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。
变压器的一次侧外加交流电压,二次绕组开路时,我们把它称作变压器的空载运行状态。这时交变的磁通穿过和,分别在两个线圈中产生感应电压和。一次侧外加的电压约等于,二次侧产生的空载电压=。就可以得到这样的一个关系,一次侧外加电压除以二次侧的空载电压等于除以,把它记作K。K称作变压比,简称变比。显然改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换,并且K大于1时为降压变压器,K小于1时为升压变压器。
当二次绕组接入负载时称为变压器的负载运行。变压器在负载运行时,一次侧电流由空载电流变成,二次侧产生负载电流,而电压相应的变为。变压器负载运行时,二次侧电流产生副边磁动势,该磁动势对起削弱作用。根据主磁通原理,只要电源电压和频率不变,铁芯中的工作主磁通♆的数值将维持不变。因此,原边电流相应的增大为,原边磁动势也增大为,增大的部分恰好与二次侧磁动势相平衡。磁动势平衡方程式告诉我们,变压器二次侧电流的大小是由负载决定的,但二次侧的能量来源于一次侧。两侧电路并没有直接的电的联系,而是通过磁耦合把能量从原边传递到副边。变压器铁芯的磁导率很高,因此满足工作主磁通需要的磁动势很小,和相比可忽略不计。能量传递过程中变压器在变换电压的同时也变换了电流。
当变压器一次侧施加交流电压u1,流过一次绕组的电流为i1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通,使一次绕组和二次绕组发生电磁联系,根据电磁感应原理,交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势,其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比。绕组匝数多的一侧电压高,绕组匝数少的一侧电压低,当变压器二次侧开路,即变压器空载时,一二次端电压与一二次绕组匝数成正比,即u1/u2=n1/n2,但初级与次级频率保持一致,从而实现电压的变化。