什麼是理想變壓器？

理想變壓器是一個假想的變壓器，具有以下特性：

• 原邊和副邊繞組的電阻可以忽略不計（或為零）。
• 無漏磁通，即所有磁通都限制在磁路內。
• 磁芯的磁導率無限大，因此在磁芯中建立磁通所需的磁動勢可以忽略不計。
• 沒有由於繞組電阻、磁滯和渦流引起的損耗。因此，效率為100%。

理想變壓器的執行

空載理想變壓器

考慮一個空載理想變壓器，即其副邊繞組是開路的（見圖）。因此，原邊繞組是一個純電感線圈。

當將交流電壓V₁施加到原邊繞組時，它會吸收非常小的勵磁電流I_m來在磁芯中建立磁通，該磁通滯後於施加的電壓90°。勵磁電流I_m產生與之成比例且同相位的交流磁通ϕ_m。此交流磁通(ϕ_m)透過磁場將原邊和副邊繞組連線起來，並在原邊繞組中感應電動勢E₁，並在副邊繞組中感應電動勢E₂。

在原邊繞組中感應的電動勢E₁等於並與施加的電壓V₁相反（根據楞次定律）。電動勢E₁和E₂滯後於磁通(ϕ_m)90°，儘管它們的大小取決於原邊和副邊繞組的匝數。從空載理想變壓器的相量圖可以看出，磁通對兩個繞組都是共有的，因此可以將其作為參考相量。此外，電動勢E₁和E₂彼此同相，但E₁等於V₁且與之反相180°。

負載理想變壓器

當負載連線到理想變壓器副邊繞組的端子時，變壓器被認為是帶負載的，並且負載電流流過副邊繞組和負載。

考慮將阻抗為Z_L的感性負載連線到理想變壓器的副邊繞組（見圖）。然後，副邊電動勢E₂將導致電流I₂流過副邊繞組和負載，該電流由下式給出：

$$\mathrm{I_{2}\:=\:\frac{E_{2}}{Z_{L}}\:=\:\frac{V_{2}}{Z_{L}}}$$

因為對於理想變壓器，電動勢E₂等於副邊端電壓V₂。

這裡，負載是感性的，因此，電流I₂將滯後於E₂或V₂一個角度ϕ₂。此外，空載電流I₀被忽略，因為變壓器是理想的。

流過副邊繞組的電流(I₂)建立一個磁動勢(N₂I₂)，它產生一個與主磁通(ϕ_m)方向相反的磁通ϕ₂。結果，磁芯中的總磁通量與其原始值發生變化，但是，磁芯中的磁通量不應與其原始值發生變化。因此，為了使磁芯中的磁通量保持其原始值，原邊電流必須產生一個磁動勢，該磁動勢可以抵消副邊磁動勢N₂I₂的退磁作用。因此，原邊電流I1必須流動，使得：

$$\mathrm{N_{1}I_{1}\:=\:N_{2}I_{2}}$$

$$\mathrm{⇒\:I_{1} =\:\frac{N_{2}}{N_{1}}\times I_{2}\:=\:KI_{2}}$$

因此，原邊繞組必須吸收足夠的電流來中和副邊電流的退磁作用，以使磁芯中的主磁通保持恆定。因此，當副邊電流(I₂)增加時，原邊電流(I₁)也以相同的方式增加並保持互磁通(ϕ_m)恆定。

從帶負載理想變壓器的相量圖可以清楚地看出，副邊電流I₂滯後於副邊端電壓V₂一個角度ϕ₂。

Saini Manish Kumar

更新於：2021年8月18日

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