變壓器是一種電磁裝置，用於將一種電壓和頻率的交流電轉換成不同（或相等）電壓和相同頻率的交流電。
變壓器的裝置及操作
在最簡單的情況下 變壓器 包含一個匝數為 W 的初級繞組1 和一個匝數為 W 的次級2.能量供給初級繞組，負載連接到次級。能量的傳遞是通過電磁感應完成的。為了增強電磁耦合，在大多數情況下，繞組放置在閉合鐵芯（磁路）上。
如果在初級繞組上施加交流電壓 U1，然後是交流電 I1，這會在核心中產生相同形式的磁通量 Ф。該磁通量在次級繞組中感應出 EMF。如果負載連接到次級電路，次級電流 I2.
次級繞組中的電壓由匝數比 W 決定1 和 W2:
ü2=U1*(W1/W2)=U1/k，其中 k 是 變比.
如果 k<1，則 U2>U1，而這樣的變壓器稱為升壓。如果k>1，則U2<U1， 這樣的 變壓器稱為降壓.由於變壓器的輸出功率等於輸入功率（減去變壓器本身的損耗），我們可以說 Pout \u003d Pin, U1*我1=U2*我2 和我2=我1*k=我1*(W1/W2)。因此，在無損變壓器中，輸入和輸出電壓與繞組匝數比成正比。並且電流與該比率成反比。
一台變壓器可能有不止一個具有不同比率的次級繞組。因此，用於從 220 伏網絡為家用燈設備供電的變壓器可以具有一個次級繞組，例如，為陽極電路供電的電壓為 500 伏，為白熾燈電路供電的電壓為 6 伏。在第一種情況下k<1，在第二種情況下-k>1。
變壓器僅在交流電壓下工作 - 對於次級繞組中 EMF 的發生，磁通量必須改變。
變壓器鐵芯類型
實際上，不僅使用所示形狀的芯。根據設備的用途，可以以不同的方式執行磁路。
棒芯
低頻變壓器的磁路由具有顯著磁性的鋼製成。為了減少渦流，芯陣列由彼此電絕緣的單獨板組裝而成。為了在高頻下工作，使用了其他材料，例如鐵氧體。
上面考慮的核心稱為核心，由兩根棒組成。對於單相變壓器，也使用三桿磁路。它們具有更少的漏磁通量和更高的效率。在這種情況下，初級和次級繞組都位於鐵芯的中心桿上。
三相變壓器也製作在三桿鐵芯上。它們具有每相的初級和次級繞組，每個都位於自己的磁芯上。在某些情況下，使用五桿磁路。它們的繞組以完全相同的方式定位 - 每個初級和次級都在自己的桿上，每側的兩個極端桿僅用於在某些模式下閉合磁通量。
裝甲的
在鎧裝鐵芯中，製作了單相變壓器 - 兩個線圈都放置在磁路的中央鐵芯上。這種磁芯中的磁通量類似於三桿結構的閉合 - 通過側壁。在這種情況下，漏磁通非常小。
這種設計的優點包括尺寸和重量有所增加，因為可以用繞組更密集地填充鐵芯窗口，因此使用鎧裝鐵芯製造低功率變壓器是有利的。這也導致更短的磁路，從而減少空載損耗。
缺點是更難接近繞組以進行修改和維修，以及製造高壓絕緣的複雜性增加。
環形
在環形鐵芯中，磁通在鐵芯內部完全封閉，幾乎沒有漏磁通。但是這種變壓器很難繞製，因此很少使用，例如，在低功率可調自耦變壓器或抗噪性很重要的高頻設備中。
自耦變壓器
在某些情況下，建議使用這種變壓器，它們不僅在繞組之間具有磁連接，而且還具有電氣連接。也就是說，在升壓設備中，初級繞組是次級的一部分，而在降壓設備中，初級繞組是初級的一部分。這種設備稱為自耦變壓器（AT）。
降壓自耦變壓器不是一個簡單的分壓器 - 磁耦合也參與了向次級電路的能量傳輸。
自耦變壓器的優點是：
- 較小的損失；
- 平滑電壓調節的可能性；
- 更小的重量和尺寸指標（自耦變壓器更便宜，更容易運輸）；
- 由於所需的材料量較少，因此成本較低。
缺點包括需要使用為更高電壓設計的兩個繞組的絕緣，以及輸入和輸出之間缺乏電流隔離，這可能會將大氣現象的影響從初級電路轉移到次級電路。在這種情況下，次級電路的元件不能接地。此外，AT 的缺點被認為是增加了短路電流。對於三相自耦變壓器，繞組通常採用中性點接地的星形連接，其他連接方案也可以，但過於復雜和繁瑣。這也是縮小自耦變壓器範圍的缺點。
變壓器的應用
變壓器提高或降低電壓的特性廣泛用於工業和日常生活中。
電壓變換
不同階段對工業電壓等級有不同的要求。在發電時，由於各種原因，使用高壓發電機是無利可圖的。因此，例如，6 ... 35 kV 的發電機用於水力發電站。相反，要傳輸電力，您需要增加電壓 - 從 110 kV 到 1150 kV，具體取決於距離。此外，該電壓再次降低到 6 ... 10 kV 的水平，分配到本地變電站，從那裡降低到 380 (220) 伏並到達最終消費者。在家用和工業用電器中，它也必須降低，通常為 3 ... 36 伏。
所有這些操作都是用 使用電力變壓器.它們可以是乾的或油基的。在第二種情況下，將帶有繞組的鐵芯放置在裝有油的油箱中，油是一種絕緣和冷卻介質。
電流隔離
電隔離增加了電器的安全性。如果設備不是直接從 220 伏網絡（其中一根導體接地，而是通過 220/220 伏變壓器）供電，則電源電壓將保持不變。但電流通過同時接觸大地和電路的二次載流部分，就不會有電流流過，觸電的危險就會低很多。
電壓測量
在所有電氣裝置中，必須控制電壓水平。如果使用高達 1000 伏的電壓等級，則電壓表直接連接到帶電部件。在 1000 伏以上的電氣裝置中，這將不起作用 - 能夠承受這種電壓的設備在絕緣擊穿的情況下變得過於龐大且不安全。因此，在此類系統中，電壓表通過變壓器連接到高壓導體，具有方便的變比。例如，對於 10 kV 網絡，使用 1:100 的互感器，輸出為 100 伏的標準電壓。如果初級繞組上的電壓幅值發生變化，次級繞組上的電壓也會同時發生變化。電壓表刻度通常在初級電壓範圍內刻度。
變壓器是用於生產和維護的相當複雜和昂貴的元件。然而，在許多領域，這些設備是必不可少的，並且沒有替代品。
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