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变压器的工作原理

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变压器的工作原理

    

    为了逐步深入研究变压器的电磁关系、工作特性和运行性能,这里先简要介绍变压器一些基本知识,如变压器的分类、工作原理和基本结构等。关于变压器的基本结构,将从电磁方面介绍其主要部件的构成和作用。

    变压器是通过电磁感应实现两个电路之间能量传递的,因此它必须具有电路和磁路两个基本组成部分。作为电路的是两个(或几个)匝数不同且彼此绝缘的绕组,而磁路的是一个闭合铁心。绕组套装在铁心上,与铁心之间是绝缘的。图5.1.1(a)为一台单相双绕组变压器的示意图。在实际的变压器中,两个彼此绝缘、没有电的连接的绕组是套装在同一个铁心柱上的,为了分析问题清楚起见,常常将两个绕组分别画在两个铁心柱上,如图5.1.1(b)所示。

    变压器的两个绕组分别接于电源和负载。接电源的绕组,亦即自电网吸取电能的绕组,称为原绕组,又称原边、一次侧或初级绕组;接负载的绕组,亦即向外电路输出电能的绕组,称为副绕组,又称副边、二次侧或次级绕组。A、X和a、x并分别为原、副绕组的两个出线端的标志。如图5.1.2所示,当原绕组的线端A、X接至交流电源时,在外施电压u1作用下,原绕组就有交流电i1流过并且磁路中建立交变磁动势,变压器的铁心中产生交变磁通。沿铁心磁路而闭合的磁通称为主磁通Φ,它不仅穿过原绕组的全部匝数N1,而且同副绕组的全部匝数N2相交链。由电磁感应定律可知,主磁通的变化将在原、副绕组中感生同频率的电势。假如副绕组线端接a、x接入负载,那么在电势e2的作用下,将使副绕组内流过电流i2,并向负载送出电功率。这样,就实现了交流电能从原边向副边的传递。在这种传递过程中,由于主磁通在原、副绕组的每一匝中所感生的电势是相等的,因此两个匝数不同的绕组就分别得到不同大小的感应电势。以后将证明,一般电力变压器原绕组的感应电势接近于外施电压,副绕组的感应电势则接近于副绕组输出端的电压。改变正、副绕组的匝数比,即e1/e2=N1/N2=k就能够在副绕组得到不同的电压值,达到变换电压的目的。这就是变压器利用电磁感应实现电能传递并且变换电压的简单工作原理。

    

图5.1.1 单相变压器

    

图5.1.2 变压器的原理图

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