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法拉第在1831年8月29日發(fā)明了一個“電感環(huán)”,稱為“法拉第感應(yīng)線圈”,實際上是世界上只變壓器雛形。但法拉第只是用它來電磁感應(yīng)原理,并沒有考慮過它可以有實際的用途。智能變壓器是智能電網(wǎng)的核心設(shè)備,正是由于智能變壓器技術(shù)的不斷完善才能夠推進我國智能電網(wǎng)的建設(shè)。法拉第感應(yīng)線圈1881年,路森·戈拉爾(Lucien Gaulard)和約翰·狄克遜·吉布斯(John Dixon Gibbs)在倫敦展示一種稱為“二次手發(fā)電機”的設(shè)備,然后把這項技術(shù)賣給了美國西屋公司, 這可能是個實用的電力變壓器,但并不是早的變壓器。
變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止用電器。當變壓器的原線圈接在交流電源上時,鐵心中便產(chǎn)生交變磁通,交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的,φ也是簡諧函數(shù),表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,原、副線圈中的感應(yīng)電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。變壓器是借助于電磁感應(yīng),以相同的頻率,在兩個或更多的繞組之間交換交流電壓或電流的一種電氣設(shè)備。式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1,U2=e2(原線圈物理量用下角標1表示,副線圈物理量用下角標2表示),其復(fù)有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即變壓器原、副線圈電壓有效值之比,等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為π。
電源變壓器的基本型式,包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈,并且彼此以電感方式稱合一起。當一交流電流(具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時,于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓,而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。各種電子裝備常用到變壓器,理由是:提供各種電壓確保系統(tǒng)正常操作;提供系統(tǒng)中以不同電位操作部份得以電氣隔離;對交流電流提供高阻抗,但對直流則提供低的阻抗;在不同的電位下,維持或修飾波形與頻率響應(yīng)。脈沖變壓的輸出電壓和一般的普通變壓器也是不同的,它的電壓一般是0。