變壓器的工作原理說明-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯變壓器的工作原理說明-基礎電子經常會遇到這樣一個問題：對于理想變壓器來說，一方面，通過原線圈的電流變化造成原線圈的磁通量變化，再通過鐵芯引起副線圈的磁通量變化，從而在副線圈中產生電壓，即因為原線圈的原因才有副線圈的結果；另一方面，根據輸出功率與輸入功率相等的原則，如果副線圈斷開，沒有輸出功率，即變壓器空載，那么就應該有輸出電流為零，從而可知原線圈的電流也應該為零；如果是這樣的話，既然原線圈電流為零，那么也就不存在原線圈的電流變化，當然也就沒有原、副線圈的磁通量的變化，從而也就沒有輸出電壓了；而事實當然不是這樣，那又是為什么呢？這樣的問題，一部分同學不得其解，其實，一部分老師也有類似的疑問；為了說明問題，我們先從變壓器的原理入手，對變壓器空載運行時的情況作一說明如下：

（1）變壓器是一種根據電磁感應規(guī)律變換交流電壓和交流電流強度的設備，在實際應用中，常常需要改變交流電的電壓；簡單的單相變壓器是由一個閉合的鐵芯和繞在鐵芯上的兩個匝數不同，彼此絕緣的線圈構成，與電源相接的線圈稱為原線圈，也簡稱原邊或初級；與負載相連的線圈稱為副線圈，也簡稱副邊或次級；

（2）工作原理：原線圈上加上交流電壓U1，原線圈中就有了交變電流I1，它在鐵芯中產生變化的磁通量φ1，這個交變的磁通量不僅穿過原線圈，也穿過副線圈，因而在原、副線圈內分別產生交變的感應電動勢E1、E2；由于副線圈中有交變的感應電動勢存在，這樣可以把副線圈兩端看成是一個新的電源；當副線圈中的電路是閉合的，電路中就有交變電流產生。

（3）原、副線圈的感應電動勢、電壓和電流強度之間的關系

A、原、副線圈的感應電動勢和變壓器原副線圈匝數之間的關系：當電源的交變電流流過原線圈時，原副線圈電流產生的磁通量絕大部分通過鐵芯，穿過這兩個線圈的交變磁通量相同，因而這兩個線圈的每匝產生的感應電動勢相等；設原線圈匝數為N1，副線圈匝數為N2，穿過鐵芯的磁通量為φ，根據電磁感應定律得：在原、副線圈中產生的感應電動勢分別為：E1=N1△φ/△t，E2=N2△φ/△t，所以，E1/E2=N1/N2，即原、副線圈中感應電動勢與匝數成正比；

B、輸入電壓U1與輸出電壓U2與原副線圈匝數之間的關系：在原線圈中感應電動勢E1起著阻礙電流變化的作用，它的方向與電源電流方向相反，和加在原線圈兩端的電壓U1作用相反，是反電動勢；如通過原線圈的電流為I1，原線圈的內阻為R1，根據歐姆定律得：U1=E1+I1R1；在副線圈中，E2起著電源電動勢的作用；設副線圈兩端的輸出電壓為U2，副線圈內電阻為R2，當它所連結的電路是閉合時，電流強度是I2，根據歐姆定律得：U2=E2—I2R2，通常R1、R2都很小可以忽略不計，所以U1=E1，U2=E2，U1/U2=E1/E2=N1/N2，即變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數之比。

C、原副線圈中電流強度和原副線圈匝數的關系：

當副線圈接有負載，在感應電動勢U2的作用下，副線圈就有電流I2通過，即有電能輸出；從能量轉換的觀點來看，副線圈有能量輸出，必然使原線圈從電源多吸收負載所需要的能量，通過原、副線圈的磁通量的變化傳給副線圈；當電源電壓U1保持不變，要使輸入能量增加，原線圈的電流必然增大，即從空載時的I0增加到I1；由于是理想變壓器，沒有能量的損失，因此有輸出功率與輸入功率相等，即有U1I1=U2I2，故有I1/I2=U2/U1=N2/N1即變壓器工作時原副線圈中的電流強度與線圈的匝數成反比。

綜上所述，對于變壓器而言，當變壓器空載時，原線圈有電流，但這個電流非常小；同時，我們也看到，輸出功率與輸入功率相等也只是一