變壓器的裝置和工作原理

要將一個量級的電壓轉換為另一個量級的電壓，即轉換電能，使用 電力變壓器.

變壓器只能將交流電轉換為交流電，因此，為了獲得直流電，需要對變壓器輸出的交流電進行整流。為此，他們服務 整流器.

以某種方式，每個變壓器（無論是電壓互感器、電流互感器還是脈衝變壓器）都是由於電磁感應現象而工作，而電磁感應現象正是通過交流或脈衝電流充分體現出來的。

變壓器裝置

在最簡單的形式中，單相變壓器僅由三個主要部分組成：鐵磁芯（磁路)，以及初級和次級繞組。原則上，變壓器可以有兩個以上的繞組，但至少有兩個。在某些情況下，次級繞組的功能可以由初級繞組的部分匝數來執行（見圖 1）。 變壓器的種類)，但與通常的解決方案相比，此類解決方案非常罕見。

變壓器的主要部分是鐵磁芯。變壓器運行時，鐵磁芯內部發生變化的磁場。變壓器中變化磁場的來源是初級繞組的交流電。

變壓器次級繞組電壓

眾所周知，每個電流都伴隨著磁場；因此，交流電伴隨著交流（大小和方向變化）磁場。

因此，通過向變壓器的初級繞組提供交流電，我們得到初級繞組電流的變化磁場。所以磁場主要集中在變壓器的鐵芯，這個鐵芯是由高導磁率的材料製成的，比空氣大幾千倍，所以初級繞組的磁通量的主要部分將是完全封閉在核心內部，而不是通過空氣。

因此，初級繞組的交變磁場集中在變壓器鐵芯的體積中，變壓器鐵芯由變壓器鋼、鐵氧體或其他合適的材料製成，具體取決於特定變壓器的工作頻率和用途。

變壓器的次級繞組與其初級繞組位於同一鐵芯上。因此，初級繞組的交變磁場也穿透次級繞組的匝數。

A 電磁感應現象 它只是在於這樣一個事實，即隨時間變化的磁場會在其周圍的空間中引起變化的電場。並且由於在變化的磁場周圍的空間中有第二個線圈線，因此感應交變電場作用於該線內的電荷載流子。

該電場作用會在次級線圈的每一圈產生 EMF。結果，在次級繞組的端子之間出現交變電壓。當連接的變壓器的次級繞組沒有負載時，變壓器是空的。

變壓器帶載運行

如果某個負載連接到運行中的變壓器的次級繞組，則在變壓器的整個次級電路中會出現通過該負載的電流。

該電流會產生自己的磁場，根據楞次定律，該磁場的方向與“引起它的原因”相反。這意味著在任何時刻次級繞組電流的磁場趨於減小初級繞組增加的磁場或趨於支持初級繞組的磁場，當它減小時，它總是指向磁初級線圈的磁場。

因此，當變壓器的次級繞組加載時，其初級繞組中會出現反電動勢，迫使變壓器的初級繞組從供電網絡汲取更多電流。

轉化因子

變壓器初級 N1 和次級 N2 繞組的匝數比決定了變壓器在負載下運行時輸入 U1 和輸出 U2 電壓與輸入 I1 和輸出 I2 電流之間的比率。這個比率被稱為 變壓器變壓比:

如果變壓器降壓，則變壓係數大於一，如果變壓器升壓，則變壓係數小於一。

電壓互感器

電壓互感器是一種降壓變壓器，設計用於將高壓電路與低壓電路電隔離。

通常，當談到高壓時，它們是指 6 千伏或更高（在電壓互感器的初級繞組上），而低壓是指 100 伏左右的值（在次級繞組上）。

通常使用這樣的變壓器， 用於測量目的…例如，它可以將電源線的高壓降低到便於測量的低壓，同時還能夠將測量、保護、控制電路與高壓電路電隔離。這些類型的變壓器通常在空閒模式下運行。

基本上任何東西都可以稱為電壓互感器 電源變壓器用於轉換電能。

電流互感器

在電流互感器中，通常只有一匝的初級繞組與電流源電路串聯。該匝可能是需要測量電流的電路導線的一部分。

導線簡單地穿過變壓器鐵芯的窗口，成為這一單匝——初級繞組的匝。其匝數較多的次級繞組連接到具有低內阻的測量設備。

這種類型的變壓器用於測量電源電路中的交流電流值。這裡次級繞組的電流和電壓與初級繞組（電流電路）的測量電流成正比。

電流互感器廣泛用於電力系統的繼電保護裝置中，因此具有較高的精度。它們使測量安全，因為它們可靠地將測量電路與初級電路（通常是高壓——數十和數百千伏）隔離開來。

脈衝變壓器

該變壓器設計用於轉換脈衝形式的電流（電壓）。施加到其初級繞組的短脈衝（通常為矩形）使變壓器實際上可以在瞬態條件下工作。

這種變壓器用於脈衝電壓轉換器和其他脈衝設備，以及微分變壓器。

與以 50-60 Hz 頻率運行的網絡變壓器相比，脈衝變壓器的使用可以減少使用它們的設備的重量和成本，這僅僅是因為轉換頻率增加了（數十和數百千赫茲）。上升時間遠小於脈衝持續時間本身的矩形脈衝通常以低失真進行轉換。