基礎電子學 - 變壓器

根據電磁感應原理，我們已經瞭解到，變化的磁通量可以線上圈中感應出電動勢。根據互感原理，當另一個線圈靠近該線圈時，磁通量會在第二個線圈中感應出電動勢。

現在，具有變化磁通量的線圈稱為初級線圈，感應出電動勢的線圈稱為次級線圈，而這兩個線圈一起構成一個稱為變壓器的單元。

變壓器

變壓器有一個初級線圈，輸入訊號施加到該線圈，還有一個次級線圈，從中收集輸出訊號。這兩個線圈都繞在一個鐵芯材料上。通常，絕緣體構成變壓器的鐵芯。

下圖顯示了一個實際的變壓器。

從上圖可以看出，一些符號是通用的。讓我們記下它們。它們是 -

• N_p = 初級繞組的匝數

• N_s = 次級繞組的匝數

• I_p = 流過變壓器初級的電流

• I_s = 流過變壓器次級的電流

• V_p = 變壓器初級的電壓

• V_s = 變壓器次級的電壓

• Φ = 變壓器鐵芯周圍存在的磁通量。

電路中的變壓器

下圖顯示了變壓器在電路中的表示方式。變壓器的初級繞組、次級繞組和鐵芯也在下圖中表示。

因此，當變壓器連線到電路中時，輸入電源施加到初級線圈，以便利用該電源產生變化的磁通量，並且該磁通量被感應到變壓器的次級線圈中，從而產生變化磁通量的變化電動勢。由於磁通量必須變化，因此為了將電動勢從初級傳輸到次級，變壓器始終工作在交流電 (AC) 上。

升壓和降壓

根據次級繞組的匝數，變壓器可以稱為升壓或降壓變壓器。

這裡需要注意的主要一點是，變壓器的初級和次級功率之間沒有任何差異。因此，如果次級電壓較高，則需要較低的電流才能使功率保持穩定。同樣，如果次級電壓較低，則需要較高的電流，以便功率必須與初級側相同。

升壓

當次級繞組的匝數多於初級繞組時，則該變壓器稱為升壓變壓器。這裡感應電動勢大於輸入訊號。

降壓

當次級繞組的匝數少於初級繞組時，則該變壓器稱為降壓變壓器。這裡感應電動勢小於輸入訊號。

匝數比

由於初級和次級繞組的匝數影響電壓額定值，因此在匝數之間保持一定的比率以瞭解感應電壓非常重要。

初級線圈匝數與次級線圈匝數的比值稱為“匝數比”或“變比”。匝數比通常用N表示。

$$N\:\:=\:\:匝數比\:\:=\:\:\frac{初級匝數}{次級匝數}\:\:=\:\:\frac{N_{p}}{N_{s}}$$

初級與次級的比值、輸入與輸出的比值以及任何給定變壓器的匝數比與其電壓比相同。因此，這可以寫成

$$\frac{N_{p}}{N_{s}}\:\:=\:\:\frac{V_{p}}{V_{s}}\:\:=\:\:N\:\:=\:\:匝數比$$

匝數比還表明變壓器是升壓還是降壓變壓器。例如，匝數比 1:3 表示變壓器為升壓變壓器，比率 3:1 表示它是降壓變壓器。