变压器的装置和工作原理

要将一个量级的电压转换为另一个量级的电压，即转换电能，使用 电力变压器.

变压器只能将交流电转换为交流电，因此，为了获得直流电，需要对变压器输出的交流电进行整流。为此，他们服务 整流器.

以某种方式，每个变压器（无论是电压互感器、电流互感器还是脉冲变压器）都是由于电磁感应现象而工作，而电磁感应现象正是通过交流或脉冲电流充分体现出来的。

变压器装置

在最简单的形式中，单相变压器仅由三个主要部分组成：铁磁芯（磁路)，以及初级和次级绕组。原则上，变压器可以有两个以上的绕组，但至少有两个。在某些情况下，次级绕组的功能可以由初级绕组的部分匝数来执行（见图 1）。 变压器的种类)，但与通常的解决方案相比，此类解决方案非常罕见。

变压器的主要部分是铁磁芯。变压器运行时，铁磁芯内部发生变化的磁场。变压器中变化磁场的来源是初级绕组的交流电。

变压器次级绕组电压

众所周知，每个电流都伴随着磁场；因此，交流电伴随着交流（大小和方向变化）磁场。

因此，通过向变压器的初级绕组提供交流电，我们得到初级绕组电流的变化磁场。所以磁场主要集中在变压器的铁芯，这个铁芯是由高导磁率的材料制成的，比空气大几千倍，所以初级绕组的磁通量的主要部分将是完全封闭在核心内部，而不是通过空气。

因此，初级绕组的交变磁场集中在变压器铁芯的体积中，变压器铁芯由变压器钢、铁氧体或其他合适的材料制成，具体取决于特定变压器的工作频率和用途。

变压器的次级绕组与其初级绕组位于同一铁芯上。因此，初级绕组的交变磁场也穿透次级绕组的匝数。

A 电磁感应现象 它只是在于这样一个事实，即随时间变化的磁场会在其周围的空间中引起变化的电场。并且由于在变化的磁场周围的空间中有第二个线圈线，因此感应交变电场作用于该线内的电荷载流子。

该电场作用会在次级线圈的每一圈产生 EMF。结果，在次级绕组的端子之间出现交变电压。当连接的变压器的次级绕组没有负载时，变压器是空的。

变压器带载运行

如果某个负载连接到运行中的变压器的次级绕组，则在变压器的整个次级电路中会出现通过该负载的电流。

该电流会产生自己的磁场，根据楞次定律，该磁场的方向与“引起它的原因”相反。这意味着在任何时刻次级绕组电流的磁场趋于减小初级绕组增加的磁场或趋于支持初级绕组的磁场，当它减小时，它总是指向磁初级线圈的磁场。

因此，当变压器的次级绕组加载时，其初级绕组中会出现反电动势，迫使变压器的初级绕组从供电网络汲取更多电流。

转化因子

变压器初级 N1 和次级 N2 绕组的匝数比决定了变压器在负载下运行时输入 U1 和输出 U2 电压与输入 I1 和输出 I2 电流之间的比率。这个比率被称为 变压器变压比:

如果变压器降压，则变压系数大于一，如果变压器升压，则变压系数小于一。

电压互感器

电压互感器是一种降压变压器，设计用于将高压电路与低压电路电隔离。

通常，当谈到高压时，它们是指 6 千伏或更高（在电压互感器的初级绕组上），而低压是指 100 伏左右的值（在次级绕组上）。

通常使用这样的变压器， 用于测量目的…例如，它可以将电源线的高压降低到便于测量的低压，同时还能够将测量、保护、控制电路与高压电路电隔离。这些类型的变压器通常在空闲模式下运行。

基本上任何东西都可以称为电压互感器 电源变压器用于转换电能。

电流互感器

在电流互感器中，通常只有一匝的初级绕组与电流源电路串联。该匝可能是需要测量电流的电路导线的一部分。

导线简单地穿过变压器铁芯的窗口，成为这一单匝——初级绕组的匝。其匝数较多的次级绕组连接到具有低内阻的测量设备。

这种类型的变压器用于测量电源电路中的交流电流值。这里次级绕组的电流和电压与初级绕组（电流电路）的测量电流成正比。

电流互感器广泛用于电力系统的继电保护装置中，因此具有较高的精度。它们使测量安全，因为它们可靠地将测量电路与初级电路（通常是高压——数十和数百千伏）隔离开来。

脉冲变压器

该变压器设计用于转换脉冲形式的电流（电压）。施加到其初级绕组的短脉冲（通常为矩形）使变压器实际上可以在瞬态条件下工作。

这种变压器用于脉冲电压转换器和其他脉冲设备，以及微分变压器。

与以 50-60 Hz 的频率运行的网络变压器相比，使用脉冲变压器可以减少使用它们的设备的重量和成本，这仅仅是因为转换频率增加了（数十和数百千赫兹）。上升时间远小于脉冲持续时间本身的矩形脉冲通常以低失真进行转换。