1.2 变压器的工作原理

如图1.6所示，当变压器一次绕组接通交流电源时，接二次绕组的灯泡便发光。为什么彼此相互绝缘的两个绕组当一侧接电源时，另一侧便会跟随产生电流呢？

图1.6 电磁感应现象演示

利用电磁感应原理，处在变化磁场中的导体，产生感应电动势，当外电路通过灯泡闭合时，便有电流通过，使灯泡发光。具体来说，就是当一次绕组接上交流电源时，在一次绕组中就有交流电流通过，此电流将在铁芯中产生交变磁通，此磁通在铁芯中同时交链一、二次绕组。于是，在这两个绕组中都会产生感应电动势。显然，对负载来说，二次绕组的电动势相当于电源，在与二次绕组连接的回路中，便有电流通过，使灯泡发光。

下面以单相双绕组变压器为例分析其工作原理。

在一个闭合的铁芯上缠绕两个绕组，如图1.7所示，两个绕组之间只有磁的耦合，没有电的联系。

图1.7 单相双绕组变压器原理图

一次绕组以A、X标注其出线端，与一次绕组相关的物理量均以下角标“1”来表示，二次绕组以a、x标注其出线端，与二次绕组相关的物理量均以下角标“2”来表示。例如，一次绕组的匝数、电压、感应电动势、电流分别以N1、u1、e1、i1来表示；二次绕组的匝数、电压、感应电动势、电流分别以N2、u2、e2、i2来表示。

当一次绕组接通电源时，便会在铁芯中产生与电源电压同频率的交变磁通Ф。忽略漏磁通Фσ，该磁通同时与一次绕组、二次绕组相交链，这样的变压器称为理想变压器。根据电磁感应定律，在一次绕组、二次绕组中便会感应出电动势，分别为

当二次绕组开路（即空载）时，如忽略绕组压降（仅占u1的0.01%不到），则有

于是有

式中，K称为变压器的变压比，其大小由变压器的结构参数N1、N2所决定。

由此可见，通过选用不同于一次绕组匝数N1的二次绕组匝数N2，便可使二次绕组的电压u2不等于一次绕组的电压u1，而获得所需要的电压值。

综上所述，变压器以一次绕组和二次绕组能同时交链铁芯中同一变化磁通的特有结构，利用电磁感应原理，将一次绕组吸收电源的电能传送给二次绕组所连接的负载——实现能量的传送，使匝数不同的一次绕组和二次绕组中感应出大小不等的电动势——实现电压等级的变换，这就是变压器的基本工作原理。