变压器是一种电磁装置，用于将一种电压和频率的交流电转换成不同（或相等）电压和相同频率的交流电。
变压器的装置及操作
在最简单的情况下 变压器 包含一个匝数为 W 的初级绕组1 和一个匝数为 W 的次级2.能量供给初级绕组，负载连接到次级。能量的传递是通过电磁感应完成的。为了增强电磁耦合，在大多数情况下，绕组放置在闭合铁芯（磁路）上。
如果在初级绕组上施加交流电压 U1，然后是交流电 I1，这会在核心中产生相同形式的磁通量 Ф。该磁通量在次级绕组中感应出 EMF。如果负载连接到次级电路，次级电流 I2.
次级绕组中的电压由匝数比 W 决定1 和 W2:
ü2=U1*(W1/W2)=U1/k，其中 k 是 变比.
如果 k<1，则 U2>U1，而这样的变压器称为升压。如果k>1，则U2<U1， 这样的 变压器称为降压.由于变压器的输出功率等于输入功率（减去变压器本身的损耗），我们可以说 Pout \u003d Pin, U1*我1=U2*我2 和我2=我1*k=我1*(W1/W2）。因此，在无损变压器中，输入和输出电压与绕组匝数比成正比。并且电流与该比率成反比。
一台变压器可能有不止一个具有不同比率的次级绕组。因此，用于从 220 伏网络为家用灯设备供电的变压器可以具有一个次级绕组，例如，为阳极电路供电的电压为 500 伏，为白炽灯电路供电的电压为 6 伏。在第一种情况下k<1，在第二种情况下-k>1。
变压器仅在交流电压下工作 - 对于次级绕组中 EMF 的发生，磁通量必须改变。
变压器铁芯类型
实际上，不仅使用所示形状的芯。根据设备的用途，可以以不同的方式执行磁路。
棒芯
低频变压器的磁路由具有显着磁性的钢制成。为了减少涡流，芯阵列由彼此电绝缘的单独板组装而成。为了在高频下工作，使用了其他材料，例如铁氧体。
上面考虑的核心称为核心，由两根棒组成。对于单相变压器，也使用三杆磁路。它们具有更少的漏磁通量和更高的效率。在这种情况下，初级和次级绕组都位于铁芯的中心杆上。
三相变压器也制作在三杆铁芯上。它们具有每相的初级和次级绕组，每个都位于自己的磁芯上。在某些情况下，使用五杆磁路。它们的绕组以完全相同的方式定位 - 每个初级和次级都在自己的杆上，每侧的两个极端杆仅用于在某些模式下闭合磁通量。
装甲的
在铠装铁芯中，制作了单相变压器 - 两个线圈都放置在磁路的中央铁芯上。这种磁芯中的磁通量类似于三杆结构的闭合 - 通过侧壁。在这种情况下，漏磁通非常小。
这种设计的优点包括尺寸和重量有所增加，因为可以用绕组更密集地填充铁芯窗口，因此使用铠装铁芯制造低功率变压器是有利的。这也导致更短的磁路，从而减少空载损耗。
缺点是更难接近绕组以进行修改和维修，以及制造高压绝缘的复杂性增加。
环形
在环形铁芯中，磁通在铁芯内部完全封闭，几乎没有漏磁通。但是这种变压器很难绕制，因此很少使用，例如，在低功率可调自耦变压器或抗噪性很重要的高频设备中。
自耦变压器
在某些情况下，建议使用这种变压器，它们不仅在绕组之间具有磁连接，而且还具有电气连接。也就是说，在升压设备中，初级绕组是次级的一部分，而在降压设备中，初级绕组是初级的一部分。这种设备称为自耦变压器（AT）。
降压自耦变压器不是一个简单的分压器 - 磁耦合也参与了向次级电路的能量传输。
自耦变压器的优点是：
- 较小的损失；
- 平滑电压调节的可能性；
- 更小的重量和尺寸指标（自耦变压器更便宜，更容易运输）；
- 由于所需的材料量较少，因此成本较低。
缺点包括需要使用为更高电压设计的两个绕组的绝缘，以及输入和输出之间缺乏电流隔离，这可能会将大气现象的影响从初级电路转移到次级电路。在这种情况下，次级电路的元件不能接地。此外，AT 的缺点被认为是增加了短路电流。对于三相自耦变压器，绕组通常采用中性点接地的星形连接，其他连接方案也可以，但过于复杂和繁琐。这也是缩小自耦变压器范围的缺点。
变压器的应用
变压器提高或降低电压的特性广泛用于工业和日常生活中。
电压变换
不同阶段对工业电压等级有不同的要求。在发电时，由于各种原因，使用高压发电机是无利可图的。因此，例如，6 ... 35 kV 的发电机用于水力发电站。相反，要传输电力，您需要增加电压 - 从 110 kV 到 1150 kV，具体取决于距离。此外，该电压再次降低到 6 ... 10 kV 的水平，分配到本地变电站，从那里降低到 380 (220) 伏并到达最终消费者。在家用和工业设备中，它也必须降低，通常为 3 ... 36 伏。
所有这些操作都是用 使用电力变压器.它们可以是干的或油基的。在第二种情况下，将带有绕组的铁芯放置在装有油的油箱中，油是一种绝缘和冷却介质。
电流隔离
电隔离增加了电器的安全性。如果设备不是直接从 220 伏网络（其中一根导体接地）供电，而是通过 220/220 伏变压器供电，则电源电压将保持不变。但电流通过同时接触大地和电路的二次载流部分，就不会有电流流过，触电的危险就会低很多。
电压测量
在所有电气装置中，必须控制电压水平。如果使用高达 1000 伏的电压等级，则电压表直接连接到带电部件。在 1000 伏以上的电气装置中，这将不起作用 - 能够承受这种电压的设备在绝缘击穿的情况下变得过于庞大且不安全。因此，在此类系统中，电压表通过变压器连接到高压导体，具有方便的变比。例如，对于 10 kV 网络，使用 1:100 的互感器，输出为 100 伏的标准电压。如果初级绕组上的电压幅值发生变化，次级绕组上的电压也会同时变化。电压表刻度通常在初级电压范围内刻度。
变压器是用于生产和维护的相当复杂和昂贵的元件。然而，在许多领域，这些设备是必不可少的，并且没有替代品。
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