变压器如何工作
变压器不用任何活动部件就能改变交流电压。一次绕组里的交流电在共用铁芯中建立起磁通;由于电流不断反向,磁通也随之不停变化, 二次绕组便感应出电压。二次匝数多于一次就升压,少于一次就降压。
变压器不用任何活动部件就能改变交流电压。一次绕组里的交流电在共用铁芯中建立起磁通;由于电流不断反向,磁通也随之不停变化, 二次绕组便感应出电压。二次匝数多于一次就升压,少于一次就降压。
变压器是一种把一种交流电压变成另一种交流电压的装置。它没有任何活动部件:只有两组绕在同一个铁芯上的线圈,称为绕组。通入一次绕组的交流电在铁芯里建立起磁通,磁通又在二次绕组中感应出电压。两组绕组之间没有任何导线相连,能量完全靠铁芯里那股不断变化的磁场传递过去。
从外面看,变压器常常只是一个带着几根导线的金属箱,真正起作用的东西都藏在里面。把它打开,才能看清传递磁通的叠片铁芯、分别套在两侧铁芯柱上的两组绕组、把它们隔开的绝缘,以及那条“电压比其实就等于匝数比”的道理。
灰色的框就是铁芯,画成一叠叠的钢片。左边那组线圈是一次绕组,接交流电;右边那组是二次绕组,负责把电压输出。蓝色虚线标出沿铁芯环流的磁通,引出线上的虚线箭头则表示电流从一次侧进入、从二次侧流出。最外面那层淡淡的外壳就是油箱,被剖开一角以露出里面的零件。
把交流电源接在一次绕组两端。电流不断升高、下降、又反向,每秒重复许多次,因此每一瞬间电流的大小和方向都在变化。
线圈中的电流会产生磁场,铁芯把这股磁场引导成一股沿闭合回路流动的强磁通:沿一侧铁芯柱向上、越过上横轭、再沿另一侧铁芯柱向下,最后绕回下横轭。
因为一次电流不断反向,它产生的磁通也随之不停变化:增大、减小、反向、再增大。真正起作用的正是这种持续的变化,而不是磁通本身的大小。
变化的磁通正好穿过二次绕组。只要磁场在变化,穿过线圈就会在其中感应出电压,于是二次绕组两端便出现了电压——尽管它和一次绕组之间没有任何导线相连。
感应电压的大小取决于二次绕组的匝数相对于一次的比例。二次匝数多于一次,就把电压升高(升压变压器);少于一次,就把电压降低。功率基本守恒,所以降压时可用电流相应增大。
它完全靠电磁感应。一次绕组中的交流电在共用的铁芯里建立起磁通,而电流不断反向,磁通也就不断变化。变化的磁通穿过二次绕组,在其中感应出电压。
不接触。一次绕组和二次绕组是两个彼此独立的电路,中间没有任何导线相连。能量只通过两者之间那片变化的磁通、沿铁芯传递过去。
稳定不变的电流产生稳定不变的磁通,而不变化的磁通根本感应不出电压。只有变化的磁通才行,所以变压器需要交流电这种不断反向的电流才能工作。
不会,它只是在电压和电流之间做交换。粗略地说输入功率等于输出功率:降压时可用电流相应增大,升压时电流则减小。真实变压器会有少量的发热损耗。
铁芯由许多薄薄的、互相绝缘的硅钢片叠成。叠片打断了涡流原本得以环流的路径,从而减少无谓的发热,让变压器保持高效。