变压器的作用及原理

  变压器的作用是把交流电变成直流电，把电压变换成另一种形式，是交流电能变换的设备。在电气上它是一种电压的改变，即能改变变压器上电压的大小或改变频率。变压器一般都采用铁芯绕组作绕组绝缘，以防止绕组产生匝间短路。铁芯有单层、双层、三层等数种，绕组按线圈结构不同分为直纹铜线绕组绕组和叠层铜线绕组绕器。变压器能够说是电力系统率变换的一种形式，它的基本结构和工作原理大致相同：是把交流电转变为直流电或将直流电变为交流电（或把电抗器变成互感器）而进行放大的装置。从电力系统角度看变压器也就是电能转换设备，它将一次、二次侧和三次侧电能变换为交流或直流电能等形式。

  在电力系统中，由于变压器绕组是绝缘的，所以当变压器一次侧或二次侧电流通过时，只有线圈中直流电电压可以变成交流电，不存在直流电压的问题。但是由于电流通过时，绕组中的电流会产生很大的涡流，所以电流在铁芯中会有很大的涡流存在。当变压器在工作时，当一次侧输入的交流电流和二次侧输出的电压不平衡时就会引起线圈两端产生很大的涡流现象，使铁芯与绝缘之间出现间隙。这种间隙被称为磁隙。磁隙是磁场分布很不均匀并且与外界绝缘之间距离较大（最宽可达几十米）而产生的缺陷。

  变压器可对电网电压进行调节，在一些范围内提高或降低电网的电压。如变压器能使直流系统从50 Hz增加到1000W，一次系统从100 Hz增加到500W，可使电压等级提高到500 kV及以上；也能够准确的通过真实的情况通过调整负荷电流，使电压等级降低，以满足多种用户的需要。变压器的这种功能还能应用于某些需要快速调整电压的场合。如将220V系统由200V电压降至100V后，由于设备故障或检修等原因要较长时间才能恢复到原来的工作状态（如图1）。此时通过变压器将220v电源变换成110v电源即可使故障设备恢复供电（如图2），这样既避免了较久的等待，又缩短了线路检修及恢复时间。

  当电流通过变压器时，其电压的幅值将随着电流的增加而减小。当电流小于某一值时，由于变压器线圈中的电容作用或电磁感应的作用，线圈中形成了一个电阻。这个电阻将一部分功率转换为电压，另一部分则转化为电能。电流在不同的电路中产生不同电压，变压器输出主要是两个电压方向上的电流，这样一个时间段我们就能够准确的通过需要把变换成两个方向上相同或相反的电压（一般是三相）。这种“两相放大”式的原理在电力系统中非常普遍。