为什么交流变压器不烧坏

我对交流变压器的工作方式略有熟悉。查看此问题后：

为什么所有的电机都不会立即烧毁？

这让我开始思考交流变压器。

初级线圈应提供很小的电阻，因此允许大量电流流过。我猜想电阻来自波动的磁场。它是否正确？如果是这样，我假设当负载施加在次级线圈上时电流会增加，因为磁场不会塌陷到初级线圈中，而是由次级线圈使用？

另外，这是否意味着如果在变压器上放置直流电流会引起麻烦？（即很高的电流）

我敢肯定我说的不对，所以我希望有人能使我挺直。

总结一下我的问题，当次级线圈上没有负载时，变压器初级线圈的行为（就电流而言）是什么？当次级线圈上负载时，变压器的初级线圈会发生什么变化？

安迪为您提供了经典的学术答案。他所说的一切都是准确的，但我怀疑作为一个初学者，您将了解其中的大部分内容。因此，让我尝试一个简单的解释。

变压器的初级线圈是缠绕在铁心上的线圈，铁心可以采用几种形状之一。该初级绕组具有非常低的电阻。（用数字万用表测量在电子台式设备中使用的典型电源变压器的电阻，您会发现它只有几欧姆。）将直流电压源与此连接，结果是可以预料的。电压源将向初级绕组提供尽可能大的电流，变压器将变得非常热，并可能冒烟。这样，否则您的直流电源会烧断保险丝，自行烧毁，或进入限流模式（如果配备）。顺便说一下，当流过大电流时，初级绕组实际上在变压器铁芯中产生了单向磁场。

现在，使用LRC表测量次级线圈的电感。（这是一种类似于DMM的设备，仅测量电感，电阻和电容-“ LRC”。）对于60 Hz的电源变压器，您可能会在其一次引线上看到几亨利的电感。

接着，应用该“L”值的公式到calaculate了“感抗”（“ X 大号初级的”）卷绕，其中“f”为60赫兹的的美国AC主频率。答案X L就像直流电阻一样，以欧姆为单位，但是在这种情况下，它们是“ AC欧姆”，也就是“阻抗”。$X_L = 2 \pi f L$$X_L$$X_L$

接下来，将此值应用于“欧姆定律”，就像将电阻器连接到直流电源一样。I = $X_L$$I = \frac{V}{X_L}$。在通常的美国情况下，我们有120 V RMS的V值。您现在将看到电流“ I”是一个相当合理的值。可能有几百毫安（“ RMS”也）。这就是为什么您可以在无载变压器上施加120伏电压，并且该变压器可以运行一个世纪没有问题的原因。几百毫安的一次电流，称为“励磁电流”，会在变压器的一次线圈中产生热量，但是通过设计，变压器的机械体积实际上可以永远解决。但是，如上所述，如果该直流电源能够提供足够大的电流以成功驱动低R直流线圈，则不需要5 VDC电源就可以烧毁该变压器。那就是感应电抗的“奇迹”！它'

那是给空载的变压器的。现在，将适当的电阻负载连接到次级。上述的励磁电流将继续以大致相同的大小流动。但是现在，额外的电流将流经原边。这称为“反射电流”-由次级电阻性负载“产生”的电流，该次级电阻性负载从变压器的次级绕组汲取电流。反射电流的大小取决于电源变压器的匝数比。确定反射电流的最简单方法是使用“ VA”（伏安）方法。变压器的次级电压乘以次级连接的电阻性负载所汲取的电流（以安培为单位）。（这实际上是“瓦特”-伏特乘以安培。）“ VA方法” 表示辅助节点的VA必须等于主节点的增量VA。（在这种情况下，“增量”表示“除励磁电流之外”。）因此，如果您有一个典型的交流电源变压器，其初级为120 VRMS，次级为6 VRMS，并且在次级上连接了6 Ohm电阻， 6欧姆负载将从次级汲取1.0 A RMS电流。因此，次级VA = 6 x 1 =6。该次级VA必须在数值上等于初级VA，其中电压为120 VRMS。来自次级的0 Amp RMS。因此，次级VA = 6 x 1 =6。该次级VA必须在数值上等于初级VA，其中电压为120 VRMS。来自次级的0 Amp RMS。因此，次级VA = 6 x 1 =6。该次级VA必须在数值上等于初级VA，其中电压为120 VRMS。
初级VA =次级VA = 6 = 120
xI。I = 6/120或仅50毫安RMS。

您可以使用简单的DMM在空载和负载条件下测量初级和次级中的电流来验证其中的大部分内容。自己尝试，但要特别小心，因为120 VRMS几乎致命。但是，您将无法直接观察到由于在次级线圈上增加负载而在初级线圈中产生的“增量”电流。为什么？答案不是那么简单！励磁电流和反射电流异相90度。它们“相加”，但是它们根据矢量数学相加，这完全是另一个讨论。

不幸的是，除非读者理解矢量数学应用于交流电路的方法，否则安迪上面精美表达的答案将难以被欣赏。希望我的回答以及您的验证实验能使您对电源变压器的工作原理有一个全面的了解。

我假设当负载施加在次级线圈上时电流会增加，因为磁场不会塌陷到初级线圈中，而是由次级线圈使用？

听起来不错，但事实并非如此。一般而言，对于效率相当高的变压器，铁心的磁化强度在任何次级负载条件下都是恒定的。问题是，如何在不说服变压器等效电路没错的情况下解释一下：-

注意事项：-

• Xm是变压器的初级电感的99.9％
• Xp（初级漏感）占初级电感的最终0.1％
• Xs和Rs是次级泄漏电感和绕组电阻，通过匝数比平方的作用将其称为初级绕组。
• 看起来像变压器（在右边）的东西不应该这样看-它是一个完美的电源转换器，完全不产生磁场-它是一种有助于数学的装置，我希望boffins可以绘制这些图片只会像黑盒子一样显示它！

如您所见，即使在重负载条件下，Rp和Xp的压降也比输入交流电压小，这意味着Xm两端的电压相当恒定。请注意，Xm是唯一在铁心中产生磁性的成分。不相信？我不会怪你

这是另一种看待方式

下面的4张图片系列试图证明初级和次级负载电流的磁通贡献相等且相反，因此磁通抵消。它显示了一个简单的1：1变压器，但同样适用于不同的匝数比，因为通量与安培匝数成正比，而不与安培成正比。依次用数字看每张图片：-

1）是的，开放式变压器的阻抗来自波动的磁场（试图改变铁芯的磁场）

2）是的，如果在原边上施加了直流电压，则有麻烦，变压器可能会烧毁。（除非出于某种原因，否则为此电流定额）。由于类似的原因，我已经丢失了一辆老式摩托车的线圈数次：在电动机关闭的情况下左转，线圈烧毁，塑料滴了。

3）在次级没有负载的情况下，通过初级的电流必须流经初级线圈的很大/非常大的电感（“漏感”）。

4）在次级负载上，次级电流消除了对初级电流核心的影响。

设计用于直流电流过的变压器称为可饱和电抗器，并用作开关。也就是说，直流电会使磁芯饱和，因此交流电源无法改变磁芯中的磁通量，因此，次级交流电压为零。当直流电流关闭时，铁心中的磁通量现在可以改变并且正常的变压器动作发生，从而在次级产生交流电压。

一种类似的设备，但依赖于使铁芯饱和的AC电流，被称为铁谐振变压器。这些用于廉价地稳定变压器的次级电压。该器件具有两个次级，其中一个通过大容量电容器短接，另一个是输出绕组。