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江苏达源电力设备有限公司

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变压器工作原理和作用简述

发布时间:2025-07-24 09:33:40      点击次数:345

变压器是利用电磁感应原理实现电能传递和电压变换的静止电气设备。它的核心功能是改变交流电的电压和电流等级,同时保持频率和传输功率基本不变(忽略损耗)。有需要变压器的可联系本公司。

一、工作原理(电磁感应)

变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律,核心过程如下:

1.建立磁场:

当交流电通过变压器的初级绕组(输入绕组)时,会在绕组周围产生一个交变(大小和方向不断变化)的磁场。

这个交变磁场的磁力线主要集中在由铁芯(硅钢片叠成)构成的闭合磁路中。铁芯的作用是极大增强磁场强度并约束磁力线路径,提高效率。

2.感应电动势:

这个交变的磁场会穿过缠绕在同一铁芯上的次级绕组(输出绕组)。

根据法拉第电磁感应定律,穿过闭合回路(次级绕组)的磁通量发生变化时,回路中就会产生感应电动势(电压)。

因此,次级绕组两端就会感应出交流电压。

3.电压变换:

初级绕组和次级绕组中感应出的电压大小(有效值)与各自绕组的匝数成正比。

公式:V₁/V₂=N₁/N₂

V₁:初级电压(输入电压)

V₂:次级电压(输出电压)

N₁:初级绕组匝数

N₂:次级绕组匝数

升压变压器:如果次级绕组匝数N₂>初级绕组匝数N₁,则次级电压V₂>初级电压V₁。

降压变压器:如果次级绕组匝数N₂<初级绕组匝数N₁,则次级电压V₂<初级电压V₁。

4.能量传递:

当次级绕组连接负载形成闭合回路时,感应电压就会驱动电流流过负载,从而将电能从初级侧传递到次级侧。

根据能量守恒定律(忽略变压器自身的损耗),输入功率P₁约等于输出功率P₂:P₁≈P₂=>V₁I₁≈V₂I₂。

因此,电流变换:电压升高,电流就成比例降低;电压降低,电流就成比例升高。公式:I₁/I₂≈V₂/V₁=N₂/N₁。

总结工作流程:输入交流电➔初级绕组产生交变磁场➔磁场经铁芯集中并穿过次级绕组➔次级绕组感应出交流电压➔输出电压驱动负载电流➔实现电能传递和电压变换。

二、主要作用

变压器在现代电力系统和电子设备中扮演着至关重要的角色,其核心作用包括:

1.电压变换(核心功能):

升压:在发电厂将发电机发出的较低电压(如10kV、20kV)升高到超高压或特高压(如110kV,220kV,500kV,750kV,1000kV)。这是为了减少远距离输电线路上的电能损耗(功率损耗P损=I²R,电流I减小,损耗大幅降低)。

降压:在用电区域(城市、工厂、居民区),将电网的高电压逐级降低到适合用户设备和安全使用的电压等级(如35kV,10kV,380V,220V,110V等)。

2.电流变换:

与电压变换相伴而生。升压降低传输电流,降压则提高配电电流以满足负载需求。

3.阻抗匹配:

在电子电路中,变压器用于连接不同阻抗的电路,使信号源(如放大器)的功率能最有效地传输到负载(如扬声器),避免信号反射和功率浪费。

4.电气隔离:

初级绕组和次级绕组之间只有磁耦合,没有直接的电气连接。这提供了安全隔离:

保护人员和设备免受高压侧意外接触低压侧造成的电击危险。

阻断直流分量或地线环路引起的干扰噪声。

在医疗设备、实验室仪器、通信设备中至关重要。

5.系统互联:

不同电压等级的电网通过变压器连接起来,形成统一、高效、可靠的大型电力网络。

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