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(jīng)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(chǎn)生電壓，即因為原線圈的原因才有副線圈的結(jié)果；另一方面，根據(jù)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(jù)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(shù)不同，彼此絕緣的線圈構(gòu)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(chǎn)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(nèi)分別產(chǎn)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(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)生的感應電動勢相等；設原線圈匝數(shù)為N1，副線圈匝數(shù)為N2，穿過鐵芯的磁通量為φ，根據(jù)電磁感應定律得：在原、副線圈中產(chǎn)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(shù)成正比；

B、輸入電壓U1與輸出電壓U2與原副線圈匝數(shù)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(nèi)阻為R1，根據(jù)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(nèi)電阻為R2，當它所連結(jié)的電路是閉合時，電流強度是I2，根據(jù)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(shù)之比。

C、原副線圈中電流強度和原副線圈匝數(shù)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(zhuǎn)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(shù)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