變壓器的作用及原理

變壓器的作用是把交流電變成直流電，把電壓變換成另一種形式，是交流電能變換的設(shè)備。在電氣上它是一種電壓的改變，即可以改變變壓器上電壓的大小或改變頻率。變壓器一般都采用鐵芯繞組作繞組絕緣，以防止繞組產(chǎn)生匝間短路。鐵芯有單層、雙層、三層等數(shù)種，繞組按線圈結(jié)構(gòu)不同分為直紋銅線繞組繞組和疊層銅線繞組繞器。變壓器可以說是電力系統(tǒng)率變換的一種形式，它的基本結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同：是把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娀驅(qū)⒅绷麟娮優(yōu)榻涣麟姡ɑ虬央娍蛊髯兂苫ジ衅鳎┒M(jìn)行放大的裝置。從電力系統(tǒng)角度看變壓器也就是電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，它將一次、二次側(cè)和三次側(cè)電能變換為交流或直流電能等形式。

1.工作原理

在電力系統(tǒng)中，由于變壓器繞組是絕緣的，所以當(dāng)變壓器一次側(cè)或二次側(cè)電流通過時，只有線圈中直流電電壓可以變成交流電，不存在直流電壓的問題。但是由于電流通過時，繞組中的電流會產(chǎn)生很大的渦流，所以電流在鐵芯中會有很大的渦流存在。當(dāng)變壓器在工作時，當(dāng)一次側(cè)輸入的交流電流和二次側(cè)輸出的電壓不平衡時就會引起線圈兩端產(chǎn)生很大的渦流現(xiàn)象，使鐵芯與絕緣之間出現(xiàn)間隙。這種間隙被稱為磁隙。磁隙是磁場分布很不均勻并且與外界絕緣之間距離較大（最寬可達(dá)幾十米）而產(chǎn)生的缺陷。

2.電壓調(diào)節(jié)作用

變壓器可對電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在一定范圍內(nèi)提高或降低電網(wǎng)的電壓。如變壓器可以使直流系統(tǒng)從50 Hz增加到1000W，一次系統(tǒng)從100 Hz增加到500W，可使電壓等級提高到500 kV及以上；也可以根據(jù)實際情況通過調(diào)整負(fù)荷電流，使電壓等級降低，以滿足不同用戶的需要。變壓器的這種功能還可以應(yīng)用于某些需要快速調(diào)整電壓的場合。如將220V系統(tǒng)由200V電壓降至100V后，由于設(shè)備故障或檢修等原因需要較長時間才能恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)（如圖1）。此時通過變壓器將220v電源變換成110v電源即可使故障設(shè)備恢復(fù)供電（如圖2），這樣既避免了較長時間的等待，又縮短了線路檢修及恢復(fù)時間。

3.電流放大原理

當(dāng)電流通過變壓器時，其電壓的幅值將隨著電流的增加而減小。當(dāng)電流小于某一值時，由于變壓器線圈中的電容作用或電磁感應(yīng)的作用，線圈中形成了一個電阻。這個電阻將一部分功率轉(zhuǎn)換為電壓，另一部分則轉(zhuǎn)化為電能。電流在不同的電路中產(chǎn)生不同電壓，變壓器輸出主要是兩個電壓方向上的電流，這個時候我們就可以根據(jù)需要把變換成兩個方向上相同或相反的電壓（一般是三相）。這種“兩相放大”式的原理在電力系統(tǒng)中非常普遍。