電力變壓器

在電氣和電子系統中，電力變壓器是最有用的電機之一。電力變壓器可以升高或降低交流電壓或電流的幅值。這是交流電比直流電得到廣泛應用的主要原因。變壓器沒有運動部件。因此，它的效率非常高，可達99%，並且具有非常堅固耐用的結構。

電力變壓器

變壓器或電力變壓器是一種靜態交流電機，它可以在不改變電源頻率的情況下改變交流電壓或交流電流的水平。

典型的變壓器由兩個繞組組成，即初級繞組和次級繞組。這兩個繞組透過一個共同的磁路相互連線，用於在它們之間傳遞電能。

變壓器工作原理

變壓器的執行基於互感原理，該原理指出，當一個線圈變化的磁場與另一個線圈相連時，會在第二個線圈中感應出電動勢。

當交流電壓V₁施加到初級繞組時，交流電流流過它併產生交流磁通。這種變化的磁通穿過變壓器的鐵芯並與次級繞組相連。根據法拉第電磁感應定律，由於初級繞組變化磁通的連線，在次級繞組中感應出電動勢E₂。如果次級繞組電路透過連線負載而閉合，則次級繞組中感應出的電動勢E₂會導致次級電流I₂流過負載。

雖然初級繞組的變化磁通也與其自身連線。因此，由於自身電感效應，在初級繞組中感應出電動勢E₁。E₁和E₂的值可以透過以下公式給出：

$$\mathrm{\mathit{E_{\mathrm{1}}}\:=\:-\mathit{N_{\mathrm{1}}}\frac{\mathit{d\phi }}{\mathit{dt}}}$$

$$\mathrm{\mathit{E_{\mathrm{2}}}\:=\:-\mathit{N_{\mathrm{2}}}\frac{\mathit{d\phi }}{\mathit{dt}}}$$

其中N₁和N₂分別是初級繞組和次級繞組的匝數。

取E₂和E₁的比率，我們得到：

$$\mathrm{\frac{\mathit{E_{\mathrm{2}}}}{\mathit{E_{\mathrm{1}}}}\:=\:\frac{\mathit{N_{\mathrm{2}}}}{\mathit{N_{\mathrm{1}}}}}$$

此表示式稱為變壓器的變比。變比取決於初級和次級繞組的匝數。這意味著輸出電壓的大小取決於初級和次級繞組的相對匝數。

如果N₂ > N₁，則E₂ > E₁，即變壓器的輸出電壓大於輸入電壓，這種變壓器稱為升壓變壓器。另一方面，如果N₁ > N₂，則E₁ > E₂，即輸出電壓小於輸入電壓，這種變壓器稱為降壓變壓器。

從變壓器的電路圖中，我們可以看到初級和次級之間沒有電氣連線，而是透過磁場連線。因此，變壓器使我們能夠將交流電能以磁的方式從一個電路傳輸到另一個電路，同時改變電壓和電流水平。

要點

注意以下關於變壓器的重要要點：

• 變壓器的執行基於電磁感應原理。

• 變壓器不改變頻率，即輸入電源和輸出電源的頻率保持相同。

• 變壓器是一種靜態電機，這意味著它沒有任何運動部件。因此，它的效率非常高。

• 變壓器不能用於直流電，因為它是一種電磁感應電機。

• 初級繞組和次級繞組之間沒有直接的電氣連線。交流電透過磁通從初級繞組傳輸到次級繞組。