变压器的基本工作原理与结构，变压器的工作原理、分类及其结构

很多朋友对变压器的基本工作原理与结构，变压器的工作原理、分类及其结构不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

变压器是一种静止的电器，它通过线圈之间的电磁感应，将一个电压等级的交流电转换成同频率的另一个电压等级的交流电。具体来说，它具有电压变换、电流变换、阻抗变换和隔离电路的功能。变压器是利用电磁感应原理改变交流电压的装置。主要部件有初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。

主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可分为：电力变压器和特种变压器(电炉变压器、整流变压器、工频试验变压器、调压器、矿用变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪表变压器、电子变压器、电抗器、变压器等。).

变压器发展史：法拉第在1831年8月29日发明了一种叫做“法拉第感应线圈”的“电感环”，这其实是世界上第一台变压器的雏形。但法拉第只是用它来演示电磁感应的原理，并没有考虑到它能有实际用途。

1881年，Lucien Gaulard和John Dixon Gibbs在伦敦展示了一种叫做“二手发电机”的装置，然后将这种技术卖给了美国西屋公司。这可能是第一台实用的电力变压器，但不是最早的变压器。1884年，卢塞恩高拉德和约翰狄克逊吉布斯在意大利的都灵城展示了他们使用电灯照明的设备。

早期的变压器用的是直线铁芯，后来被更有效的环形铁芯取代。

西屋公司的工程师威廉斯坦利从乔治西屋公司、吕西安高拉德和约翰狄克逊吉布斯手中买下了变压器的专利，并于1885年制成了第一台实用的变压器。后来变压器的铁芯用E形铁片制成，1886年投入商业使用。变压器变换的原理最早由法拉第发现，但直到20世纪80年代才投入实际应用。

在电厂要输出DC和交流电的竞争中，交流电可以使用变压器是它的优势之一。变压器可以将电能转换成高电压低电流，然后再转换回来，从而大大减少电能在传输过程中的损耗，使电能的经济传输距离达到更远的距离。这样，发电厂就可以建在远离用电的地方。世界上大部分电力在最终到达用户手中之前都要经过一系列的转换。

变压器的基本结构：变压器的基本结构分为四个部分：铁芯-变压器的磁路；(2)绕组变压器电路；绝缘结构；(4)燃油箱和其他部件。(1)铁芯铁芯由铁芯柱和铁轭两部分组成。为了提高导磁能，减少铁损，变压器主磁路采用0.35-0.5毫米厚的热轧或冷轧硅钢片，涂绝缘漆。

在变压器的铁芯中，每片硅钢片都是拼接片。层压时采用重叠式，即上下层压片的接缝错开，可以缩小接缝间隙，降低励磁电流。如下图所示。使用冷轧硅钢片时，采用斜切钢片的叠放方式，可以提高磁导率，降低损耗。叠装铁芯的磁轭由槽钢(或焊接夹具)和螺钉固定。芯柱用环氧无纬玻璃纤维胶带包扎。

小型变压器中芯柱的截面为方形。在大容量变压器中，采用阶梯式截面。铁轭的截面为矩形或阶梯状，一般比铁芯柱大(5~10)%，以减少空载电流和空载损耗。(2)绕组绕组是变压器的电路，一般用绝缘铜线或铝线(扁线或圆线)制成。

如下图所示有两组：一组绕组接电源，称为一次绕组(或一次绕组)，这一侧称为一次侧(或一次侧)；另一个绕组接负载，称为二次绕组(或二次绕组)，这一侧称为二次侧(或二次侧)。对于三相变压器，根据两组绕组的相对位置，绕组可分为同心式和重叠式，如下两张图所示。同心绕组重叠绕组

根据绕组与铁芯的相对位置，变压器有壳式结构和心式结构两种，如下两图所示。(3)其他结构组件如下图所示。油浸式电力变压器的结构还包括油箱、绝缘套管、储油箱、安全风道等。变压器的分类1、按相数分类：(1)单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。(2)三相变压器：用于三相系统的升压和降压。2、根据冷却模式：

(1)干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或风扇冷却，多用于高层建筑、高速收费站、局部照明、电子线路等小容量变压器。(2)油浸变压器：以油为冷却介质，如油浸自冷、油浸风冷、油浸冷却、强迫油循环等。3、按用途分：(1)电力变压器：用于对输配电系统进行升压和降压。

(2)仪表变压器：如电压互感器、电流互感器、测量仪表、继电保护装置等。(3)试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。(4)特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调压变压器、电容变压器、移相变压器等。4、按绕组形式分：(1)双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。

(2)三绕组变压器：一般用于电力系统的区域变电站，连接三个电压等级。(3)自耦变压器：用于连接不同电压的电力系统。它也可以用作普通的升压或降压变压器。5、按铁芯形式分：(1)铁芯变压器：高压用电力变压器。

(2)非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是一种新型导磁材料，空载电流下降80%左右。它是一种理想的配电变压器，具有节能效果，特别适用于农村电网和低负荷率的发展中地区。(3)壳式变压器：大电流专用变压器，如电炉变压器、焊接变压器；或用于电子仪器、电视、收音机等的电源变压器。

变压器的工作原理：变压器的主要部件是一个铁芯和套在铁芯上的两个绕组。这两个绕组只是磁耦合，没有电连接。在初级绕组上加交流电压，产生交叉链为一、的次级绕组的交变磁通，在两个绕组中分别感应出电动势e1、e2。根据电磁感应定律，电动势的瞬时方程可以写成：

铁芯的作用是加强两个线圈之间的磁耦合。为了减少铁中的涡流和磁滞损耗，铁芯由涂漆的硅钢片制成。两个线圈之间没有电连接，是用绝缘铜线(或铝线)制成的。与交流电源相连的一个线圈称为初级线圈(或初级线圈)，与电器相连的另一个线圈称为次级线圈(或次级线圈)。

实际的变压器非常复杂，不可避免地存在铜损(线圈电阻发热)、铁损(铁芯发热)、漏磁(空气封闭的磁感应线)。为了简化讨论，这里只介绍理想变压器。理想变压器成立的条件是：忽略漏磁通，忽略一、二次绕组电阻，忽略铁芯损耗，忽略空载电流(二次绕组开路时一次绕组中的电流)。

比如电力变压器在满负荷运行时(二次绕组额定输出功率)接近理想变压器。

变压器是利用电磁感应原理制成的静电电器。当变压器的初级线圈接入交流电源时，铁芯中产生交变磁通，一般用表示。一、二次线圈中的相同，也是简谐函数，表示为= msin t，根据法拉第电磁感应定律，一、二次线圈中的感应电动势为e1=-N1d/dt，e2=-N2d/dt。其中N1、N2是初级和次级线圈的匝数。

从图中可以看出，U1=-e1，U2=e2(初级线圈的物理量用下角标1表示，次级线圈的物理量用下角标2表示)，复有效值为U1=-E1=JN1，U2=E2=-JN2，设k=N1/N2，称为变压器的变比。由上式可得，U1/U2=-N1/N2=-k，即变压器一、二次绕组电压有效值之比等于匝数比，一、二次绕组电压相位差为。

进而得出空载电流可以忽略的情况下，U1/U2=N1/N2有I1/I2=-N2/N1，即一、二次线圈电流有效值与其匝数成反比，相位差为。进而可以得出，理想变压器的一次和二次绕组的功率I1/I2=N2/N1等于P1=P2。说明理想变压器本身是没有功率损耗的。实际变压器总有损耗，其效率为=P2/P1。电力变压器的效率很高，可以达到90%以上。

以上知识分享希望能够帮助到大家！