1.2 變壓器的工作原理

如圖1.6所示，當(dāng)變壓器一次繞組接通交流電源時(shí)，接二次繞組的燈泡便發(fā)光。為什么彼此相互絕緣的兩個(gè)繞組當(dāng)一側(cè)接電源時(shí)，另一側(cè)便會(huì)跟隨產(chǎn)生電流呢？

利用電磁感應(yīng)原理，處在變化磁場(chǎng)中的導(dǎo)體，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)外電路通過(guò)燈泡閉合時(shí)，便有電流通過(guò)，使燈泡發(fā)光。具體來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)一次繞組接上交流電源時(shí)，在一次繞組中就有交流電流通過(guò)，此電流將在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，此磁通在鐵芯中同時(shí)交鏈一、二次繞組。于是，在這兩個(gè)繞組中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。顯然，對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)，二次繞組的電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于電源，在與二次繞組連接的回路中，便有電流通過(guò)，使燈泡發(fā)光。

下面以單相雙繞組變壓器為例分析其工作原理。

在一個(gè)閉合的鐵芯上纏繞兩個(gè)繞組，如圖1.7所示，兩個(gè)繞組之間只有磁的耦合，沒(méi)有電的聯(lián)系。

一次繞組以A、X標(biāo)注其出線(xiàn)端，與一次繞組相關(guān)的物理量均以下角標(biāo)“1”來(lái)表示，二次繞組以a、x標(biāo)注其出線(xiàn)端，與二次繞組相關(guān)的物理量均以下角標(biāo)“2”來(lái)表示。例如，一次繞組的匝數(shù)、電壓、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流分別以N1、u1、e1、i1來(lái)表示；二次繞組的匝數(shù)、電壓、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流分別以N2、u2、e2、i2來(lái)表示。

當(dāng)一次繞組接通電源時(shí)，便會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生與電源電壓同頻率的交變磁通Ф。忽略漏磁通Фσ，該磁通同時(shí)與一次繞組、二次繞組相交鏈，這樣的變壓器稱(chēng)為理想變壓器。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在一次繞組、二次繞組中便會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，分別為

當(dāng)二次繞組開(kāi)路（即空載）時(shí)，如忽略繞組壓降（僅占u1的0.01%不到），則有

于是有

式中，K稱(chēng)為變壓器的變壓比，其大小由變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)N1、N2所決定。

由此可見(jiàn)，通過(guò)選用不同于一次繞組匝數(shù)N1的二次繞組匝數(shù)N2，便可使二次繞組的電壓u2不等于一次繞組的電壓u1，而獲得所需要的電壓值。

綜上所述，變壓器以一次繞組和二次繞組能同時(shí)交鏈鐵芯中同一變化磁通的特有結(jié)構(gòu)，利用電磁感應(yīng)原理，將一次繞組吸收電源的電能傳送給二次繞組所連接的負(fù)載——實(shí)現(xiàn)能量的傳送，使匝數(shù)不同的一次繞組和二次繞組中感應(yīng)出大小不等的電動(dòng)勢(shì)——實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)的變換，這就是變壓器的基本工作原理。