变压器是利用电磁感应原理从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种装置,它所传输的电能或信号具有相同频率但有不同的电压和电流。于是变压器成为电力系统中使用较多的设备,它对电能的经济传输、灵活分配和安全使用起着举足轻重的作用。为了能更好地使用变压器,首先要了解变压器的工作原理。
变压器由一个铁心和套在铁心上的两个绕组构成。为了减少涡流及磁滞损耗,铁心一般用涂有绝缘漆,厚度为0.33~0.5mm的硅钢片叠成。与电源相连的绕组称为一次绕组;与负载相连的绕组称为二次绕组,一、二次绕组都是用绝缘的导线绕成。若为信号变压器,则相应称为输入绕组和输出绕组。
接下来,以电力变压器为例,阐明变压器的工作原理(见图4-1)。
图4-1 变压器的工作原理
根据电磁感应定律可知:
式中 E1———一次绕组感应电动势(V);
E2———二次绕组感应电动势(V);
Bm———铁心中最大的磁通密度(T);
S———铁心截面积(m2);
f———电源频率(Hz);
W1———一次绕组匝数;
W2———二次绕组匝数。(www.xing528.com)
将两式相除可得
E1/E2=W1/W2
由此可见,一、二次电动势之比等于一、二次绕组匝数之比。由于绕组本身有阻抗压降,实际上一次电压U1略大于E1,二次电压U2略小于E2,如果忽略此压降,则可认为E1≈U1,E2≈U2,于是有
这种关系说明了一、二次电压之比近似等于一、二次绕组匝数之比。这个比值称为变压器的电压比。
或
于是,有
即变压器的一、二次电流之比等于一、二次绕组匝数的反比。
总之,如果一台变压器工作电压设计得越高,绕组匝数就要绕得越多,而通过的电流却越小,导线的截面积可选用得越小。反之,工作电压设计得越低,绕组匝数就越少,通过绕组的电流则越大,导线截面积就要选得越大。
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