变压器的工作原理

变压器的主要部件是铁芯、骨架及绕制在骨架上的绕组。它的铁芯构成变压器的磁路部分。绕组通常用绝缘的铜线或铝线绕制，与电源相连的绕组称为原边（一次侧）绕组，与负载相连的绕组称为副边（二次侧）绕组。小容量变压器绕组用高强度漆包线绕制而成，大容量变压器可用绝缘扁铜带等绕制。图5-2所示为变压器工作原理图。

图5-2　变压器工作原理图

1.电压变换原理

变压器绕组间只有磁耦合没有电联系。在一次绕组中加上交变电压，在一、二次绕组上产生交变磁通，在绕组间分别产生感应电动势。则有：

U1≈E1＝4.44f N1Φm

U2≈E2＝4.44f N2Φm

当变压器的原边绕组接交流电压U1，副边开路，这种运行状态称为空载运行。

式中：K为变比，U2o为空载时副边绕组的端电压。

改变匝数比，可得到不同的输出电压。当变比K＞1时，变压器是降压变压器。当变比K＜1，为升压变压器。

例5-1

某单相变压器接入电压U1＝220 V的电源上，已知副边空载电压U2o＝22 V，副边绕组匝数N2＝150匝，求变压器的变比K及N1。

解

N1＝KN2＝10×150匝＝1500匝

2.电流变换原理

变压器原副边绕组的电流与匝数成反比。(www.xing528.com)

例5-2

已知一单相变压器原、副绕组匝数N1＝200，N2＝50，原边电流I1＝0.5 A，副边电压U2＝20 V，负载为纯电阻，若忽略变压器的漏磁和损耗，求变压器的原边电压U1、副边电流I2和输入功率、输出功率。

解

故原边电压为：

U1＝KU2＝4×20 V＝80 V

副边电流为：

I2＝KI1＝4×0.5 A＝2 A

输入功率为：

P1＝U1I1＝80×0.5 W＝40 W

输出功率为：

P2＝U2I2＝20×2 W＝40 W

由此可见，当变压器功率损耗忽略不计时，它的输入功率和输出功率相等，符合能量守恒定律。

3.变压器阻抗变换

由图5-2可知：

上式表明：变压器原边等效阻抗模为副边负载阻抗模的K2倍。

思考题：理想变压器中，输入输出电压比等于相应匝数比，这个结论对吗？