理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征
構(gòu)造:兩組線圈(原、副線圈)繞在同一個閉合鐵芯上構(gòu)成變壓器。
作用:在輸送電能的過程中改變電壓。
原理:其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
特征:正因為是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的,所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過程中改變交變電壓。
理想變壓器的工作原理
變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的原線圈接在交流電源上時,鐵心中便產(chǎn)生交變磁通,交變磁通用φ表示。
由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,原、副線圈中的感應(yīng)電動勢為:
U1=-N1dφ/dt
U2=-N2dφ/dt
式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。顯然可以推導(dǎo)本文上文所述的理想變壓器的所有公式。
變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件,當(dāng)初級線圈中通有交流電流時,鐵芯(或磁芯)中便產(chǎn)生交流磁通,使次級線圈中感應(yīng)出電壓(或電流)。
變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為N1和N2,N1為初級,N2為次級。
作用
設(shè)在理想變壓器的次級接阻抗Z2,如圖,故得原邊的輸入阻抗為Z1=n2Z2,于是可得以下結(jié)論:
?。?)n≠1時,Z0≠Z,這說明理想變壓器具有阻抗變換作用。
?。?)由于n為大于零的實常數(shù),故Z0與Z的性質(zhì)全同,即次級的R,L,C,變換到初級相應(yīng)為R/n2,ωL/n2,n2ωC。
?。?)阻抗變換與同名端無關(guān)。
?。?)當(dāng)Z=0時,則Z0=0,即當(dāng)次級短路時,相當(dāng)與初級也短路。
?。?)Z=∞時,則Z0=∞,即當(dāng)次級開路時,相當(dāng)與初級開路。
(6)阻抗變換具有可逆性,即也可將原邊的阻抗Z變換到副邊,但要注意此時副邊的等效阻抗為Z0=n2Z。阻抗變換作用是具有可逆性的。
由以上的全部敘述可見,理想變壓器既能變換電壓和電流,也能變換阻抗,因此,我們也可以稱它為變量器。在電力系統(tǒng)中變壓器是不可或缺的非常重要電氣設(shè)備,其在國民經(jīng)濟中占有重要地位;在電子線路中,常利用理想變壓器的阻抗變換作用來實現(xiàn)阻抗匹配,使負載獲得最大功率。計算含理想變壓器電路的分析計算,一般仍是應(yīng)用回路法(網(wǎng)孔法)和節(jié)點法等方法,只是在列方程時必須充分考慮它的伏安關(guān)系和阻抗變換特性即可解決問題 。