变压器的互感原理基于电磁感应现象,是指当一个线圈(初级线圈)中的电流发生变化时,所产生的变化磁场会在另一个线圈(次级线圈)中产生感应电动势的现象。以下是对其原理的详细解释:
工作机制:当交流电源连接到变压器的初级线圈上时,初级线圈中会有交变电流通过,根据安培定则,这个交变电流会产生交变磁场。由于铁芯具有良好的导磁性能,交变磁场会集中在铁芯中,并几乎全部穿过次级线圈。根据法拉第电磁感应定律,闭合回路中的磁通量发生变化时,回路中就会产生感应电动势。因此,次级线圈中会感应出一个电动势,若次级线圈与负载形成闭合回路,就会有感应电流产生。
电压变换关系:根据互感原理,变压器次级线圈的电压与初级线圈的电压之间的比例取决于两个线圈之间的匝数比,即U1/U2=N1/N2,其中U1、U2分别为初级线圈和次级线圈的电压,N1、N2分别为初级线圈和次级线圈的匝数。通过改变初级线圈和次级线圈的匝数比,变压器可以实现不同的电压变换,从而将电能从一个电路传输到另一个电路,并满足不同负载对电压的需求。
互感系数:两个线圈之间的互感程度用互感系数M来衡量,互感系数在数值上等于一个线圈中每秒电流变化 1 安培时在另一线圈中所引起的互感电动势的大小。其大小取决于两个线圈的几何形状、大小、相对位置、各自的匝数以及它们周围介质的磁导率等因素。