變壓器是一種電氣設備，主要用于在不同電壓等級之間傳遞電能。它通過電磁感應原理，將一種電壓等級的交流電能轉換為另一種電壓等級的交流電能。變壓器在電力系統中起著至關重要的作用，廣泛應用于發電、輸電、配電和用電等各個環節。

一、變壓器的工作原理

1.1 電磁感應現象

變壓器的工作原理基于電磁感應現象。當一個導體在磁場中運動時，導體中會產生感應電動勢。這種現象被稱為電磁感應。1831年，英國科學家邁克爾·法拉第發現了電磁感應現象，并提出了法拉第電磁感應定律。

1.2 變壓器的基本原理

變壓器由兩個或多個繞組組成，這些繞組通常繞在一個共同的鐵芯上。當交流電通過一個繞組（稱為原邊或一次側）時，鐵芯中產生交變的磁通。這個交變磁通通過鐵芯傳遞到另一個繞組（稱為副邊或二次側），在副邊產生感應電動勢。根據法拉第電磁感應定律，副邊的感應電動勢與原邊的電動勢成正比，比例系數等于副邊與原邊的匝數比。

1.3 變壓器的電壓變換

變壓器可以升壓或降壓。當副邊的匝數大于原邊的匝數時，變壓器為升壓變壓器；當副邊的匝數小于原邊的匝數時，變壓器為降壓變壓器。變壓器的電壓變換公式為：

V2 / V1 = N2 / N1

其中，V1和V2分別表示原邊和副邊的電壓，N1和N2分別表示原邊和副邊的匝數。

二、變壓器的分類

2.1 按用途分類

變壓器按用途可分為電力變壓器、配電變壓器、整流變壓器、調壓變壓器、試驗變壓器、脈沖變壓器等。

2.2 按冷卻方式分類

變壓器按冷卻方式可分為油浸式變壓器、干式變壓器、水冷式變壓器等。

2.3 按繞組結構分類

變壓器按繞組結構可分為單相變壓器、三相變壓器、自耦變壓器、互感器等。

2.4 按鐵芯結構分類

變壓器按鐵芯結構可分為心式變壓器、殼式變壓器、卷鐵芯變壓器等。

三、變壓器的結構

3.1 鐵芯

鐵芯是變壓器的核心部件，通常由硅鋼片疊成。鐵芯的作用是增強磁通的傳遞，提高變壓器的效率。

3.2 繞組

繞組是變壓器的另一個重要部件，通常由銅線或鋁線繞制而成。繞組分為原邊繞組和副邊繞組，分別繞在鐵芯的兩側。

3.3 絕緣材料

變壓器的絕緣材料主要包括絕緣紙、絕緣油、絕緣板等。絕緣材料的作用是防止繞組之間的電氣短路和鐵芯與繞組之間的電氣短路。

3.4 油箱

油浸式變壓器的油箱用于儲存絕緣油，起到冷卻和絕緣的作用。干式變壓器的油箱則用于固定繞組和鐵芯，起到支撐和絕緣的作用。

3.5 冷卻系統

變壓器的冷卻系統主要包括油浸式變壓器的油泵、散熱器、風扇等，以及干式變壓器的風扇、散熱器等。

3.6 保護裝置

變壓器的保護裝置主要包括過載保護、短路保護、溫度保護等。

四、變壓器的性能參數

4.1 額定容量

變壓器的額定容量是指在額定工作條件下，變壓器能夠長期傳輸的最大電能。

4.2 額定電壓

變壓器的額定電壓是指原邊和副邊的額定工作電壓。

4.3 額定電流

變壓器的額定電流是指原邊和副邊在額定電壓下的電流。

4.4 短路阻抗

變壓器的短路阻抗是指在短路試驗條件下，變壓器原邊和副邊之間的阻抗。

4.5 空載損耗

變壓器的空載損耗是指在空載條件下，變壓器原邊的損耗。

4.6 負載損耗

變壓器的負載損耗是指在額定負載條件下，變壓器原邊和副邊的損耗。

4.7 溫升

變壓器的溫升是指在額定工作條件下，變壓器內部溫度與環境溫度之差。