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變壓器如何實(shí)現(xiàn)電壓變換？

在交流電路中可以使用變壓器來實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換，如開關(guān)電源和充電器。我們的日常用電也來自于配電變壓器。可以說，如果沒有變壓器，就不會(huì)有一個(gè)巨大的電力系統(tǒng)。
引文作者:上海蓋能電氣市場(chǎng)部（專注干式變壓器30年）
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電磁感應(yīng)變壓器原理：

從結(jié)構(gòu)上看，變壓器轉(zhuǎn)換電壓的主要部分是鐵芯和線圈，其中線圈繞在鐵芯上。變壓器在工作時(shí)，線圈會(huì)流過電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)會(huì)流過閉合鐵芯，形成磁通。

所謂磁通是指通過某個(gè)飛機(jī)的磁力線的數(shù)量，而磁力線是用來表示磁場(chǎng)大小和方向的人工假設(shè)的。事實(shí)上，我們看不見也摸不著磁場(chǎng)。磁力線的數(shù)量越多，磁場(chǎng)就越強(qiáng)。

線圈可分為一次線圈和兩次線圈，其中連接到電源的線圈被稱為初始線圈（也稱為一次線圈），作為輸入端；連接到負(fù)載的線圈被稱為二次線圈（也稱為二次線圈），作為輸出端。

線圈是由一根導(dǎo)線（通常是銅導(dǎo)線）繞成一圈形成的，因此可以人工決定繞多少圈。這個(gè)圓的數(shù)量被稱為匝數(shù)。例如，第一個(gè)線圈的匝數(shù)是N1，這意味著第一個(gè)線圈是由第一個(gè)線圈繞組的。此外，在變壓器中，第一個(gè)線圈的電壓通常用U1表示，第二個(gè)線圈的電壓用U2表示。

在變壓器中，第一和第二個(gè)線圈的電壓比等于第一，第二個(gè)線圈的匝數(shù)比，其比例的結(jié)果稱為變比，用字母k表示，即U1/U2=N1/N2=K。這個(gè)比例的公式是通過電磁感應(yīng)定律公式推導(dǎo)出來的，但是電磁感應(yīng)定律公式涉及到微分符號(hào)。

變壓器電壓變換分析：

從另一個(gè)角度來分析，帶大家了解變壓器的U1/U2=N1/N2是怎么得出來的，不需要電磁感應(yīng)定律的公式。

首先，如果有一條電線，并且有一條磁鐵連續(xù)上下穿過這條電線，因?yàn)榇盆F周圍有一個(gè)磁場(chǎng)，根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這條電線的兩端都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓U，即使這個(gè)感應(yīng)電壓很小，它也會(huì)存在。由于穿過這條電線的磁通不斷變化，感應(yīng)電壓的產(chǎn)生。

然后再加一回同一根線，或者同一條磁鐵上下移動(dòng)，這時(shí)兩個(gè)線圈的兩端都會(huì)有感應(yīng)電壓，因?yàn)榫€圈是一樣的，所以感應(yīng)電壓也是一樣的，都是U。

如果將兩個(gè)線圈的首尾連接起來，如圖2右側(cè)所示，則兩個(gè)線圈的電壓將串聯(lián)起來，總電壓為U的2倍。

等等，顯然，如果同一磁鐵上下穿過相同的N轉(zhuǎn)線圈，就會(huì)有N個(gè)電壓U。如果這個(gè)N轉(zhuǎn)線圈的首尾連接并串聯(lián)起來，N轉(zhuǎn)線圈的電壓也會(huì)串聯(lián)起來，得到的總電壓就是NU。

在了解了這些線圈之間的電壓關(guān)系之后，讓我們看看變壓器。變壓器運(yùn)行線路1，具有N1和N2匝數(shù)的二次線圈纏繞在同一鐵芯上。

由于電流是交變的，因此由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是交變的，換句話說，磁場(chǎng)和電流是同步變化的。

交變磁場(chǎng)流過鐵芯，其大小和方向交替變化，線圈繞在同一鐵芯上，相當(dāng)于兩個(gè)線圈穿過同一交變磁場(chǎng)。與上述磁鐵相同的磁鐵不斷上下穿過線圈。顯然，兩個(gè)線圈纏繞在鐵芯上必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

由于兩個(gè)線圈共享相同的交變磁場(chǎng)，如果將一個(gè)和二次線圈分解為一個(gè)轉(zhuǎn)彎和一個(gè)轉(zhuǎn)彎，則每個(gè)轉(zhuǎn)彎線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓必須相同，假設(shè)為U。基于此，一個(gè)線圈有一個(gè)N1轉(zhuǎn)彎，這相當(dāng)于連接和連接N1轉(zhuǎn)彎線圈的開始和結(jié)束。每個(gè)單轉(zhuǎn)彎線圈的電壓為U，N1轉(zhuǎn)彎時(shí)有N1U，即一次線圈的電壓為1=N1×U；同樣，二次線圈有N2轉(zhuǎn)彎，相當(dāng)于連接N2單轉(zhuǎn)彎線圈的開始和結(jié)束，因此二次電壓為2=N2×U。