变压器电磁工作原理

变压器电磁工作原理

变压器的电磁工作原理

吴江川

一． 概述：变压器是利用电磁感应原理工作的，先化电为磁，后化磁为电。它具有5

大基本功能，（1）自闸电磁控电阀功能，当一次绕组接入正弦交流电源U1时，一次线圈N1内就有正弦交变电流I1流过，电流I1所产生的电磁场汇集在线圈内部，磁化穿在其内部的闭合铁芯，产生一个寄生在I1电磁场上的封闭在铁芯内部的正弦交变磁通φ，交变磁通φ在一次绕组上感应出自感电动势E1，E1具有天生的逆反性，遵从楞次定律永远滞后磁通90°，由于逆反自感电动势E1的产生，在一次绕组回路内就有二个电源（U1、E1）同时存在，且E1总对U1使反劲(阻碍)，二龙治水争权夺势，使一次电流明显减小和I1(φ)滞后U1相位自动移相，人为地利用和强化E1对U1的阻碍作用，设计变压器时让铁芯全部磁化时磁通在一次绕组内产生的自感电动势E1约等于U1，I1、（φ）自移相至滞后U1＜90°，连带E1自移相滞后U1＜180°，自感电动势的方向与电源电压的方向相反，自感电动势对电源的阻碍达到了最大，电源U1被约反向约相等的逆反自感电动势E1自闸在一次绕组内，只利用小小的错开相位放出很小的励磁电流用来磁化铁芯来产生自感电动势E1，变压器处于空载自闸运行状态，损耗很小，交变磁通φ在二次绕组上也感应电动势E2，接上负载，在二次绕组内产生电流I2，I2的集合电磁场阻碍磁通的变化，对φ进行消磁，φ减小自感自闸电动势E1减小，自闸电磁控电阀开启，正比放出一次电流，对二次电流电磁场消磁，二次侧产生多少反向的电磁场，一次侧电流电磁场就正比抵消多少，保持一次电流对铁芯励磁的主动权，空载时闸得住，负载时放得开，这就是变压器的自闸电磁控电阀功能。（2）改变电压，（3）改变电流，（4）不但自己产生无功功率而且能汇合负载无功功率通过变压器回馈给发电机，产生无功功率危害。（5）隔绝一二次电力系统的直接电联系，确保用电安全，详述如下。

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变压器电磁工作原理

空载变压器自闸励磁过程（自闸电磁控电阀功能）：一次绕组接上正弦交流电源U1二次

二．

绕组开路，变压器励磁电流滞后U1约90°，自感电动势滞后U1约180°，由于一次绕组电阻很小，空载变压器可以看做纯电感电路，设计变压器时让E1≈U1（铁芯全部磁化?m，f＝50HZ）

1用PN结试验判定电源电压U1与自感电动势E1的正确相位：在一次偶然把一只整流二级

管接在了一小型（220/36）变压器一次侧，二次开路（空载），变压器发出很大的异常声音，严重发热，电磁场外漏，铁芯象永磁铁一样吸引螺丝刀等铁件的严重失常现象，主因是接入了脉动单项直流电，后又并联反相接入一只整流二级管，可通过正弦交流电，空载变压器正常如初，实验接线电路如图1所示。

结合对变压器的种种疑问及对变压器的多次拆装分解试验，空载变压器近似纯电感元件，二级管PN结单项正向导电必须加正向电压，结合分析纯电感电路波形图顿悟如下，推出正确的纯电感电路波形图如图2b所示,参看图2图2a

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变压器电磁工作原理

利用两只单向导电二极管把交流电流分成两个回路，正半周（0°~180°）周期内，电流从整流二极管D1内流过，即D1导通，D2截止，负半周（180°~360°）周期内电流从整流二极管D2流过，即D2导通，D1截止，根据二极管PN结单项导通的必要条件必须加正向电压，电压为君，电流为臣，即电压决定电流，没有电压就没有电流。电源电动势和自感电动势方向相反，电源电动势为规定正方向，根据PN节特性分成四个区间叙述如下：在(0°~90°)，电源电动势e正半周下降区间，E极性上正下负，电流i1正半周上升，电流从二极管D1流过，即D1导通D2截止，自感电动势E1的极性也是上正下负，正对正负对负，方向相反，根据pn节单向导电必加正向电压，A点电位高于B点电位，（UA＞UB），E必大于

E1 ，(E-E1）的差压为二极管D1提供正向电压，电流I1与E同方向，电源电动势E克服

自感E1的反向电压阻滞推动电流从E的上端正极出发，顺时针导通二极管D1，穿过一次绕组E1上端正极下端负极流回E下端负极，图2b红色实曲线e的波形比蓝色虚曲线(-e1)的波形高，直观地反应了E大于E1，本区间电流的电路图表达式：I1=(E-E1）/R1，波形图红实e和蓝实e1两曲线的瞬时值代数和表达式：+i1=[(+e)+(-e1)]/ R1，+e大，i1与e同方向，+i1曲线与e的曲线同在正半轴侧，表达式里-e1是e1瞬时值。（90°~180°），电源电动

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