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变压器工作原理分析

2016-11-23 技术知识
变压器工作原理分析如下:
当一次绕组两端施加电源电压u1时,一次绕组中便有交流电流i1流过。i1在变压器铁芯中产生了交变磁通Φm(仅在铁芯中流通,称为主磁通)和漏磁通Φσ。交变磁通的频率与外加电源电压频率相同。该交变磁通同时穿过(或交链)一次绕组和二次绕组,并且在一次绕组中产生感应电势e1,在二次绕组中产生感应电势e2,通过这种方式将磁路中磁通的变化反映到原、副边电路中来。在变压器空载状态下,在原边电路中产生的感应电势e1将反对i1的增加,使得原边电流为i0;而在副边电路中的感应电势e2,则作为副边回路中的电动势输出,并形成输出端的开路电压u20。各个物理量之间的相互作用过程如图4-7所示。

在变压器副边接负载时,在感生电动势e2的作用下,会形成负载电流或副边电流i2,并在负载两侧得到输出电压u2。该电流也会在磁路中产生磁动势反对主磁通的变化,对主磁通起到削弱作用。主磁通被削弱必然反映到原边电路中,表现为感应电势e1减小。由于输入电源电压u1不变,则输入的原边电流i1必然会增大,以补偿被削弱了的主磁通,维持其不变,同时也使副边的电动势得以在带负载的条件下保持不变。各个物理量之间的相互作用过程如图4-8所示。

这里应注意:(1)漏磁通走的路径主要为空气,所以漏磁通与原边励磁电流之间为线性关系。而主磁通走的路径为铁芯,因此,主磁通与电流之间是非线性关系。尽管是非线性关系,但在磁路未饱和的情况下,可仍可近似为正弦关系。
(2)漏磁通只穿过自身线圈,只能在磁路中产生损耗,在电路中产生压降,对传输能量没有作用。而主磁通则通过铁芯穿过正、副边两个或更多的绕组,其变化将不仅在自身线圈绕组中产生感生电动势,同时也在其他绕组中产生感生电动势,因此,能够起到传递能量的作用。
为了更加清晰地定量分析变压器的工作原理,不妨将变压器拆分为电路与磁路形式分别进行分析。同时,按变压器的工作状态分为空载和满载两种情况进行分析。