变压器的工作原理:发现运作所涉及的机制

时间:2022-09-05来源:佚名

  当今世界使用的大多数电气设备或电路都有各种变压器用途。因此,理解定义至关重要,更重要的是理解变压器的工作原理。因此,在这篇文章中,我们将重点介绍变压器的工作原理。

  变压器定义

  变压器是每个电源的必要组件。这是交流电源系统广泛使用的主要原因之一。它能够以最高效的电压发电,以最具成本效益的电压水平进行输配电,并以最合适的电压实现电力消耗。

  在最基本的形式中,变压器是升压或降压的任何东西。升压变压器的输出电压升高,而降压变压器的输出电压降低。换句话说,变压器是一种静态设备,可以将电能从一个电路转换到另一个电路,同时保持频率恒定。

  换句话说,通过变压器,电能以交流电的形式产生、传输和分配。变压器的工作原理是基于电磁感应和互感应的基本原理。

  简而言之,变压器是一种设备:

  将电力从一个电路传输到另一个电路在不改变频率的情况下这样做它使用电磁感应和当两个电路相互感应影响时

  变压器工作原理:

  电力是人类历史上最大的发现之一,它极大地重塑了地球。今天,我们享受着利用这种基本的自然力量并将其运送到偏远地区所带来的各种优势。法拉第和亨利在 1830 年通过将电学与磁学联系起来推进了电学研究,从而发现了电磁感应。这一发现为交流发电机的发展铺平了道路,从而改变了世界。

  变压器的工作原理基于法拉第互感应定律或电磁感应定律,它发生在通过互磁通量连接的两个电路之间。让我们先研究一下电磁感应的机制,然后再讨论变压器的运行。

  电磁感应机制

  当电流流过电线线圈时,它会在其整个表面上产生磁场或磁通量。对于每种材料,磁通量或磁场都被定义为“临时介质”,磁化力通过该介质在电气材料之间传递。让我们提一下,我们在日常生活中经常会不经意间体验到这些力,例如当某些铁磁元素(铁、钴或镍)在永磁体的存在下表现为临时磁体,吸引或排斥其他磁体或电材料。

  另一方面,磁场的强度与电线中的电流成正比,或者说非常依赖于电流。因此,由电流产生的磁场强度可以很容易地管理、反转、打开或关闭或改变。磁场可以被认为是形成闭合路径的磁通量轮廓。您可以在下图中看到围绕载有电流的导线产生的磁场(磁通线)示意图。

  互感应的想法并不止于此。关于电还有另一个有趣的事实。当磁场在线圈上发生变化时,它会导致电流流过电线。因此,我们可以通过导线或线圈发送电流来产生波动的磁通量,其中电流也在波动。

  了解了电磁感应的机理之后,现在是继续学习变压器工作原理的时候了:

  一个基本的变压器由两个电感线圈组成,它们在电气上不同,但通过磁阻路径磁性连接。如前所述,法拉第电磁感应定律或两个线圈之间的互感是变压器工作的基本概念。“它说磁链随时间的变化率与导线或线圈中的感应电动势成正比。”结果,两个或多个绕组之间的互感驱动了电力变压器中的转换活动。

  详细地说,当将交流电与电压施加到初级绕组时,在变压器的铁芯中建立了与次级绕组相连的交流磁通,因此,称为互感电动势的电动势为诱导在其中。由于楞次定律,这些产生的 EMF 的方向与施加的电压相反。两个绕组之间没有物理电气连接,但它们是磁连接的,因此电力通过互感从初级电路传输到次级电路。初级和次级绕组中的感应电动势由磁链的变化率决定。

  这里为大家总结一下变压器的工作原理:

  通过共享磁通量连接的两个绕组之间的相互感应是变压器的基本工作原理。初级和次级线圈是电独立的但磁连接。当初级绕组连接到交流电压源时,绕组周围会产生交变磁通量。铁芯充当磁通与次级绕组连接的磁通道。大部分磁通与次级绕组相关,称为“有用磁通”或“主磁通”,而未与次级绕组耦合的磁通称为“漏磁通”。由于产生的磁通量是交变的(其方向不断变化),因此通过法拉第电磁感应定律在次级绕组中感应出 EMF。这种感应电动势称为互感应电动势,其频率与提供的电动势相同。因此,变压器两侧的频率相同。如果次级绕组是一个闭合电路,则相互感应的电流会流过它,将电能从一个电路(初级)传输到另一个电路(次级)。

  概括

  在这篇文章中,我们讨论了变压器,它是什么,然后转移到变压器的工作原理。您了解到变压器是一种利用电磁感应将电能从一个电路传输到另一个电路的电气设备

  它最常用于提高(“升压”)或降低(“降压”)电路之间的电压电平。变压器的运行是基于法拉第电磁感应定律,即“闭合路径周围的电动势等于通道所包含的磁通量的时间变化率的倒数”。当电流流过变压器的初级线圈时,会在其周围形成磁场。

  由于电流是交流的,并且线圈靠得很近,因此变化的磁场会到达次级线圈,从而在次级线圈中产生电压。这被称为互感,当一个线圈通过磁感应将电压引入附近放置的另一个线圈时,就会发生这种情况。

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