利用我们前面两节课程中学习到的自感应与互感应原理制造的设备:变压器。
变压器工作原理
单相变压器有两个线圈共同绕在一个闭合铁芯上,如右图所示,其中与电源相连的线圈称为原边线圈,与原边线圈相关的各量的标示符号均在右下角标注以角码1,如U1、I1等,与负载项链的线圈称为副边线圈,相关度额各量的标示符号均在右下角标注角码2,如U2、I2等。
此变压器工作原理为:当变压器的原绕组施以交变电压u1时,便在原绕组中产生一个交变电流i1,这个电流在铁芯中产生交变磁通Φ,因为原、副绕组在同一个铁芯上,所以当磁通Φ穿过副绕组时,便在变压器副边产生感应电动势e2(即变压电压)。变压器中感应电动势的大小是和线圈的匝数、磁通的大小及电源的频率成正比。
原副边电压计算
变压器中感应电动势的计算公式为:
上面的公式中各量分表所指:
E:表示感应电动势,单位伏特,简称伏(V);f:表示电源频率,单位赫兹(Hz);N:表示线圈匝数(匝);Φ:表示磁通,单位韦伯(Wb);
由于磁通Φ穿过原、副边绕组而闭合,所以原、副边感应电动势分别为:
两个公式相除得
称为变压器的变比。
变压器变压比
在一般的电力变压器中,绕组电阻压降很小,可以忽略不计,因此在原边绕组中可以认为电压U1=E1。由于副边绕组开路,电流I2=0,它的端电压U2与感应电动势E2相等,即U2=E2。所以由上面的原、副边感应电动势公式得:
公式中K为原边电压U1和副边电压U2之比,这个K的数值称为变压器的变压比。
由上是表明,变压器原、副边绕组的电压比等于原、副绕组的匝数比,因此如果要原、副边绕组有不同的电压,只要改变他们的匝数即可。