變壓器的工作原理

電壓器是如何工作的 我們先來看一個實驗 這是一根導線 當導線通電時 就會在導線周圍產生磁場 如果不斷變換電流方向 那麼磁場的方向也會變換 現在我們將導線纏繞成線圈 可以看到 導線周圍的磁場變得更強了 並且磁場的方向 也會跟着電流的方向進行改變 這就是電生磁的過程 現在我們將線圈與電流表相連 接着使用一根條形磁鐵 在線圈中來回移動 可以看到電流表的指針移動了 這是因爲線圈會切割磁感線 導致磁通量變化 所以就產生了感應電流 並且電流會隨着磁鐵移動的速度 以及線圈的數量增加而增大 這就是磁生電的過程 電壓器原理其實就用到了電生磁 磁生電的原理 我們看一下具體過程 這是兩個線圈 左邊的線圈通入交流電時 會產生交變的磁場 變化的磁場會導致 右邊的線圈切割磁感線 導致磁通量發生變化 從而產生電流 但是有個問題 這種方式 只有一邊切割磁感線 會導致大量的磁場浪費 所以爲了解決這個問題 變壓器裏面使用大量的硅鋼片 在兩側的位置 還需要使用進字紙進行絕緣 然後將初級線圈和次級線圈安裝進來 當將初級線圈通入交流電時 在線圈的作用下 硅鋼片會形成一個電磁鐵 並形成一個環繞硅鋼片的交變磁通 前面說過 磁通量的變化 會產生感應電流 所以次級線圈會產生感應電動勢 理想變壓器下 變壓與雜數是成正比的 所以當次級線圈的雜數比初級線圈少時 實現降壓 次級線圈的雜數比初級線圈多時 實現升壓 但是常用的三項變壓器內有三組繞組 並且做了改變 但是原理還是一樣 三組線圈共用一個硅鋼片單元 初級線圈位於內側 次級線圈位於外側 不同的繞組之間連接方式不同 根據需求可分爲心形連接和三角形連接 由於線圈繞組工作時會發熱 所以一般線圈會被放入裝有絕緣油的容器內 不僅能降溫還能絕緣 但是絕緣油也會發熱升溫 所以在變壓器周圍還有散熱器 用於將熱量帶走 在變壓器上面還有陶瓷一樣的東西 被稱爲絕緣子 絕緣子是用來幹嘛的呢 在電力輸送中 傳輸線是沒有絕緣層的 如果給傳輸線增加絕緣層 不僅會增加傳輸線的重量 還會抑制傳輸線向外散發熱量 一旦大量熱量被困在傳輸線上 就會損壞傳輸線 但是即使是傳輸線沒有絕緣層 依舊會出現問題 當傳輸線與其他金屬導體相隔太近時 內部的高能電子 就會從傳輸線跳躍到其他導體上 發生電閃落現象 從而產生電火花 解決這個問題 就要用到前面說到的絕緣子 現在傳輸線與其他金屬導體隔開了 但是依舊有問題 這種絕緣子還是會導致閃落現象 並且這種現象都是發生在空氣中 並靠近絕緣子表面的位置 進入微觀層面 可以看到很多的空氣分子 以AD兩點的空氣分子爲例 穿過A點的電場線比D點要多很多 所以A點受到的電場力比D點要大 這就意味着A點的電子更容易逃逸出去 發生電閃落現象 解決這個問題也不難 只要改變一下這個位置密集的電場分佈就可以了 只需要將絕緣子設計成這種形狀就可以了 我們再看一下電場部分 可以發現絕緣子周圍的電場明顯減少了 但是這種絕緣子會導致積水 積水會使得傳輸線與導體再次連通 最終根據雨傘的形狀 絕緣子被設計成了傘形 落在絕緣子上的雨滴會分散開 無法積水 也就不會發生積水導電的情況了 爲了以防萬一 絕緣子添加了多層的傘形 進一步防止了導電問題 我們回到變壓器 變壓器上的絕緣子在這個位置 如果沒有絕緣子 高壓電源線與低壓變壓器之間就會產生電弧 絕緣子可以將高壓電源線與低壓變壓器進行隔離 並在鏡像上進行絕緣 而前面說到的絕緣子是在軸向上進行絕緣 但是原理都是一樣的