变压器的工作原理是什么？

变压器的工作原理。

常用变压器的工作原理详解。变压器是如何工作的？先来看一个实验。

·这是一根导线，当导线通电时就会在导线周围产生磁场，如果不断变换电流方向，磁场的方向也会变换。现在将导线缠绕成线圈，可以看到导线周围的磁场变得更强了，并且磁场的方向也会跟着电流的方向进行改变，这就是电生磁的过程。

·现在将线圈与电流表相连，接着使用一根条形磁铁在线圈中来回移动，可以看到电流表的指针移动了。这是因为线圈会切割磁感线导致磁通量变化，所以就产生了感应电流，并且电流会随着磁铁移动的速度以及线圈的数量增加而增大，这就是磁生电的过程。

变压器原理其实就用到了电生磁，磁生电的原理，看一下具体过程。

·这是两个线圈，左边的线圈通入交流电时会产生交变的磁场，变化的磁场会导致右边的线圈切割磁感线，导致磁通量发生变化，从而产生电流。但是有个问题，这种方式只有一边切割磁感线会导致大量的磁场浪费。所以为了解决这个问题，变压器里面使用大量的硅钢片，在两侧的位置还需要使用浸渍纸进行绝缘。

·然后将初级线圈和次级线圈安装进来。当将初级线圈通入交流电时，在线圈的作用下硅钢片会形成一个电磁铁，并形成一个环绕硅钢片的交变磁通。前面说过磁通量的变化会产生感应电流，所以次级线圈会产生感应电动势。

理想变压器下电压与匝数是成正比的，所以当次级线圈的匝数比初级线圈少时实现升压，次级线圈的匝数比初级线圈多时实现降压。但是常用的3相变压器内有3组绕组并且做了改变，但是原理还是一样，三组线圈共用一个硅钢片单元，初级线圈位于内侧，次级线圈位于外侧。

不同的绕组之间连接方式不同，根据需求可分为心形连接和三角形连接。由于线圈绕组工作时会发热，所以一般线圈会被放入装有绝缘油的容器内，不仅能降温还能绝缘，但是绝缘油也会发热升温，所以在变压器周围还有散热器用于将热量带走。

·在变压器上面还有陶瓷一样的东西被称为绝缘子，绝缘子是用来干嘛的？在电力输送中传输线是没有绝缘层的，如果给传输线增加绝缘层不仅会增加传输线的重量，还会抑制传输线向外散发热量。一旦大量热量被困在传输线上就会损坏传输线。

但是即使是传输线没有绝缘层依旧会出现问题。当传输线与其他金属导体相隔太近时，内部的高能电子就会从传输线跳跃到其他导体上发生电闪络现象，从而产生电火花。

解决这个问题就要用到前面说到的绝缘子。现在传输线与其他金属导体隔开了，但是依旧有问题，这种绝缘子还是会导致闪络现象，并且这种现象都是发生在空气中并靠近绝缘子表面的位置。

进入微观层面可以看到很多的空气分子，以ad两点的空气分子为例，穿过a点的电场线比d点要多很多，所以a点受到的电场力比d点要大，这就意味着a点的电子更容易逃逸出去发生电闪络现象。

解决这个问题也不难，只要改变一下这个位置密集的电场分布就可以了，只需要将绝缘子设计成这种形状就可以了。

再看一下电场部分，可以发现绝缘子周围的电场明显减少了，但是这种绝缘子会导致积水，积水会使得传输线与导体再次连通，最终根据雨伞的形状绝缘子被设计成了伞形，落在绝缘子上的雨滴会分散开无法积水，也就不会发生积水导电的情况了。为了以防万一，绝缘子添加了多层的伞形进一步防止了导电问题。

回到变压器，变压器上的绝缘子在这个位置，如果没有绝缘子，高压电源线与低压变压器之间就会产生电弧，绝缘子可以将高压电源线与低压变压器进行隔离，并在径向上进行绝缘。而前面说到的绝缘子是在轴向上进行绝缘，但是原理都是一样的。