變壓器的基本原理與損耗

2020-12-13 騰訊網

變壓器類單相直流電阻測試儀

變壓器幾乎在所有的電子產品中都要用到,它原理簡單但根據不同的使用場合(不同的用途)變壓器的繞制工藝會有所不同的要求。變壓器的功能主要有:電壓變換;阻抗變換;隔離;穩壓(磁飽和變壓器)等,變壓器常用的鐵心形狀一般有E型鐵心和C型鐵心。

一、變壓器的基本原理

變壓器的工作原理是用電磁感應原理工作的。變壓器有兩組線圈。初級線圈和次級線圈。次級線圈在初級線圈外邊。當初級線圈通上交流電時,變壓器鐵芯產生交變磁場,次級線圈就產生感應電動勢。

當初級線圈(就是本來就有電的那組線圈)中的電流增大時,這個線圈在鐵芯中產生的磁場也增強,這時在次級線圈上就要產生感應電流,感應電流的方向與初級線圈中的電流方向相反;當初級線圈中的電流在減小時,電流在鐵芯上產生的磁場也減弱,這時在次級線圈中就產生了與初級線圈電流方向相同的電流,這個電流在鐵芯上產生的磁場方向與初級線圈在鐵芯中產生的磁場方向相同。

變壓器的線圈的匝數比等於電壓比。打個比方:初級線圈是500匝,次級線圈是250匝,初級通上220V交流電,次級電壓就是110V。變壓器能降壓也能升壓。如果初級線圈比次級線圈圈數少就是升壓變壓器,可將低電壓升為高電壓。

二、變壓器的損耗

當變壓器的初級繞組通電後,線圈所產生的磁通在鐵心流動,因為鐵心本身也是導體,在垂直於磁力線的平面上就會感應電勢,這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合迴路並產生電流,好象一個旋渦所以稱為「渦流」。這個「渦流」使變壓器的損耗增加,並且使變壓器的鐵心發熱變壓器的溫升增加。由「渦流」所產生的損耗我們稱為「鐵損」。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線,這些銅導線存在著電阻,電流流過時這電阻會消耗一定的功率,這部分損耗往往變成熱量而消耗,我們稱這種損耗為「銅損」。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產生的。

由於變壓器存在著鐵損與銅損,所以它的輸出功率永遠小於輸入功率,為此我們引入了一個效率的參數來對此進行描述,η=輸出功率/輸入功率。

如果不考慮變壓器的損耗,可以認為一個理想的變壓器次級負載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率。變壓器能根據需要通過改變次級線圈的圈數而改變次級電壓,但是不能改變允許負載消耗的功率。

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