在日常生活中，各種用電設(shè)備所需的電壓并不相同，例如機(jī)床上的照明燈需要36伏的安全電壓，一般半導(dǎo)體收音機(jī)的電源電壓不超過10V，手機(jī)電壓是3.5V到4.5V，而電視機(jī)顯像管卻需要一萬V以上的高電壓，你知道怎么得到這些不同的電壓?jiǎn)幔?/p>

變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備。本文將從三個(gè)方面去講，分別是變壓器的基本結(jié)構(gòu)，變壓器的工作原理及變壓器的功能。

變壓器的基本結(jié)構(gòu)

變壓器主要由鐵芯和繞組構(gòu)成。鐵芯是變壓器的磁路通道，多用兩側(cè)涂油，噴漆使片與片之間互相絕緣的，厚度為0.35到0.5mm的硅鋼片疊成。繞組是變壓器的電路部分，由一定匝數(shù)的氣包線繞制而成。與電源相連的，我們把它稱作初級(jí)繞組，也稱作是一次繞組。與負(fù)載相連的，我們把它稱作次級(jí)繞組，也稱作是二次繞組，或者是副邊繞組。

鐵芯結(jié)構(gòu)的基本形式，有心式和殼式，心式結(jié)構(gòu)的變壓器鐵芯柱被繞組所包圍。簡(jiǎn)單地說，就是繞組包圍著鐵芯，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，裝配和絕緣比較容易，所以變壓器常常采用心式結(jié)構(gòu)。

殼式結(jié)構(gòu)則是鐵芯包圍著繞組。殼式結(jié)構(gòu)的變壓器，機(jī)械強(qiáng)度較高，露齒角，但是其制造工藝復(fù)雜，使用材料較多，通常只用于低壓大電流的變壓器或小容量的電源變壓器中。

變壓器的工作原理

當(dāng)一次繞組接通交流電源時(shí)，二次繞組接的燈泡就會(huì)發(fā)光，這是一個(gè)什么道理呢？這就需要根據(jù)電磁感應(yīng)原理來說明，當(dāng)一次繞組接通交流電源時(shí)，在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通，由于一次繞組，二次繞組套在同一鐵芯柱上。鐵芯中的交變磁通從同時(shí)穿越一次繞組和二次繞組，于是在兩次繞組中都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

對(duì)于負(fù)載來說，二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于是電源。二次繞組的電流流過，使燈泡發(fā)光。變壓器將一次側(cè)交變電壓電流通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成二次側(cè)的電壓電流，其大小與一次側(cè)不同或者是相同，從而達(dá)到電能傳輸?shù)哪康摹鬟f時(shí)電源頻率不變，這就是變壓器的基本工作原理。

變壓器的功能

1.變壓器的電壓變換作用

變壓器的一次側(cè)外加交流電壓，二次繞組開路時(shí)，我們把它稱作變壓器的空載運(yùn)行狀態(tài)。

這時(shí)交變的磁通穿過和，分別在兩個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓和。

一次側(cè)外加的電壓約等于，二次側(cè)產(chǎn)生的空載電壓=。就可以得到這樣的一個(gè)關(guān)系，一次側(cè)外加電壓除以二次側(cè)的空載電壓等于除以，把它記作K。K稱作變壓比，簡(jiǎn)稱變比。

顯然改變線圈繞組的匝數(shù)即可實(shí)現(xiàn)電壓的變換，并且K大于1時(shí)為降壓變壓器，K小于1時(shí)為升壓變壓器。

2.變壓器的電流變換作用

當(dāng)二次繞組接入負(fù)載時(shí)稱為變壓器的負(fù)載運(yùn)行。變壓器在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流由空載電流變成，二次側(cè)產(chǎn)生負(fù)載電流，而電壓相應(yīng)的變?yōu)椤Ｗ儔浩髫?fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)電流產(chǎn)生副邊磁動(dòng)勢(shì)，該磁動(dòng)勢(shì)對(duì)起削弱作用。

根據(jù)主磁通原理，只要電源電壓和頻率不變，鐵芯中的工作主磁通?的數(shù)值將維持不變。因此，原邊電流相應(yīng)的增大為，原邊磁動(dòng)勢(shì)也增大為，增大的部分恰好與二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)相平衡。此時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)方程式為

磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式告訴我們，變壓器二次側(cè)電流的大小是由負(fù)載決定的，但二次側(cè)的能量來源于一次側(cè)。兩側(cè)電路并沒有直接的電的聯(lián)系，而是通過磁耦合把能量從原邊傳遞到副邊。

變壓器鐵芯的磁導(dǎo)率很高，因此滿足工作主磁通需要的磁動(dòng)勢(shì)很小，和相比可忽略不計(jì)，所以磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式又可改為

由上式可以得出

把1/K稱作變流比。變壓器在能量傳遞的過程中損耗很小，因此，一次側(cè)和二次側(cè)的容量近似相等。就有

能量傳遞過程中變壓器在變換電壓的同時(shí)也變換了電流。

總結(jié)

1.變壓器由套在閉合鐵芯上的原、副線圈組成，電磁感應(yīng)是變壓器工作的基礎(chǔ)。

2.對(duì)于理想變壓器，有

責(zé)任編輯人：CC