一張圖看懂變壓器工作原理

　　一張?jiān)韴D讓我們可以很直觀的學(xué)習(xí)變壓器的工作原理，變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。

　　變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。

　　無論在生活中還是工程應(yīng)用中，變壓器都非常常見，變壓器原理相信對(duì)于理工科的人來說，也知道個(gè)大概。本文從通俗的角度說說變壓器原理。
　　簡(jiǎn)單的說，變壓器原理就是電磁感應(yīng)原理，也就是“動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電”的過程。

　　如圖所示：跟電源連接的線圈叫原線圈，也叫初級(jí)線圈，跟負(fù)載連接的線圈叫副線圈，也叫次級(jí)線圈，兩線圈由絕緣導(dǎo)線繞制，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。

一變壓器原理

　　在初級(jí)線圈中輸入均勻變化的電壓U1時(shí)，流過的電流為I1，就會(huì)在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通?，這個(gè)磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢(shì)é1、é2。
　　感應(yīng)電勢(shì)公式為:E=4.44fN?m
式中:
    E--感應(yīng)電勢(shì)有效值 
    f--頻率 
    N--匝數(shù) 
    ?m--主磁通最大值

　　由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢(shì)E1和E2大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓ú1和ú2大小也就不同。 
　　當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí)，一次側(cè)僅流過主磁通的電流(í0)，這個(gè)電流稱為勵(lì)磁電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流í2時(shí)，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時(shí)，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為勵(lì)磁電流í0，一部分為用來平衡í2，所以這部分電流隨著í2變化而變化。
　　上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢(shì)平衡作用，變壓器就是通過磁勢(shì)平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。

二變壓器的功能

　　根據(jù)電磁感應(yīng)原理的計(jì)算公式，忽略變壓器的轉(zhuǎn)換損耗，那么

01電壓變換

　　根據(jù)公式推導(dǎo)

　　所以變壓器的原邊電壓和副邊電壓與匝數(shù)成正比，如此實(shí)現(xiàn)電壓的變換功能。當(dāng)匝數(shù)比為1時(shí)，U1=U2，由于初級(jí)線圈與次級(jí)線圈電氣隔離，如此實(shí)現(xiàn)了電氣隔離功能。

02電流變換

　　根據(jù)公式推導(dǎo)

　　所以變壓器的原邊電壓和副邊電壓與匝數(shù)成反比，如此實(shí)現(xiàn)電流的變換功能，典型應(yīng)用就是電流互感器。

03阻抗變換

　　根據(jù)公式推導(dǎo)

　　
　　所以變壓器的原邊阻抗和副阻抗與匝數(shù)的平方成正比，如此實(shí)現(xiàn)阻抗的變換功能。