变压器如何实现电压变换?

在交流电路中可以使用变压器来实现电压的转换,如开关电源和充电器。我们的日常用电也来自于配电变压器。可以说,如果没有变压器,就不会有一个巨大的电力系统。

引文作者:上海盖能电气市场部(专注干式变压器30年)

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电磁感应变压器原理:

从结构上看,变压器转换电压的主要部分是铁芯和线圈,其中线圈绕在铁芯上。变压器在工作时,线圈会流过电流,产生磁场,这种磁场会流过闭合铁芯,形成磁通。

所谓磁通是指通过某个飞机的磁力线的数量,而磁力线是用来表示磁场大小和方向的人工假设的。事实上,我们看不见也摸不着磁场。磁力线的数量越多,磁场就越强。

线圈可分为一次线圈和两次线圈,其中连接到电源的线圈被称为初始线圈(也称为一次线圈),作为输入端;连接到负载的线圈被称为二次线圈(也称为二次线圈),作为输出端。

线圈是由一根导线(通常是铜导线)绕成一圈形成的,因此可以人工决定绕多少圈。这个圆的数量被称为匝数。例如,第一个线圈的匝数是N1,这意味着第一个线圈是由第一个线圈绕组的。此外,在变压器中,第一个线圈的电压通常用U1表示,第二个线圈的电压用U2表示。

变压器中,第一和第二个线圈的电压比等于第一,第二个线圈的匝数比,其比例的结果称为变比,用字母k表示,即U1/U2=N1/N2=K。这个比例的公式是通过电磁感应定律公式推导出来的,但是电磁感应定律公式涉及到微分符号。

变压器电压变换分析:

从另一个角度来分析,带大家了解变压器U1/U2=N1/N2是怎么得出来的,不需要电磁感应定律的公式。

首先,如果有一条电线,并且有一条磁铁连续上下穿过这条电线,因为磁铁周围有一个磁场,根据电磁感应现象,这条电线的两端都会产生一个感应电压U,即使这个感应电压很小,它也会存在。由于穿过这条电线的磁通不断变化,感应电压的产生。

然后再加一回同一根线,或者同一条磁铁上下移动,这时两个线圈的两端都会有感应电压,因为线圈是一样的,所以感应电压也是一样的,都是U

如果将两个线圈的首尾连接起来,如图2右侧所示,则两个线圈的电压将串联起来,总电压为U2倍。

等等,显然,如果同一磁铁上下穿过相同的N转线圈,就会有N个电压U。如果这个N转线圈的首尾连接并串联起来,N转线圈的电压也会串联起来,得到的总电压就是NU

在了解了这些线圈之间的电压关系之后,让我们看看变压器。变压器运行线路1,具有N1N2匝数的二次线圈缠绕在同一铁芯上。

由于电流是交变的,因此由电流产生的磁场也是交变的,换句话说,磁场和电流是同步变化的。

交变磁场流过铁芯,其大小和方向交替变化,线圈绕在同一铁芯上,相当于两个线圈穿过同一交变磁场。与上述磁铁相同的磁铁不断上下穿过线圈。显然,两个线圈缠绕在铁芯上必然会产生感应电压。

由于两个线圈共享相同的交变磁场,如果将一个和二次线圈分解为一个转弯和一个转弯,则每个转弯线圈产生的感应电压必须相同,假设为U。基于此,一个线圈有一个N1转弯,这相当于连接和连接N1转弯线圈的开始和结束。每个单转弯线圈的电压为UN1转弯时有N1U,即一次线圈的电压为1=N1×U;同样,二次线圈有N2转弯,相当于连接N2单转弯线圈的开始和结束,因此二次电压为2=N2×U

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