變壓器的原理簡易

變壓器的原理簡易

基本原理一個簡單的單相變壓器由兩塊導(dǎo)電體組成。當其中一塊導(dǎo)電體有一些不定量的電流 (如交流電或脈沖式的直流電) 通過，便會產(chǎn)生變動的磁場。根據(jù)電磁的互感原理，這變動的磁場會使第二塊導(dǎo)電體產(chǎn)生電勢差。假如第二塊導(dǎo)電體是一條閉合電路的一部份，那麼該閉合電路便會產(chǎn)生電流。電力于是得以傳送。在通用的變壓器中，有關(guān)的導(dǎo)電體是由 (多數(shù)為銅質(zhì)的) 電線組成的線圈，因為線圈所產(chǎn)生的磁場要比一條筆直的電線大得多。變壓器無法完成以下工作： · 把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，或把交流電轉(zhuǎn)換為直流電 · 變更直流電的電壓或電流 · 變更交流電的頻率 · 把單相電流轉(zhuǎn)為多相電流 定律以下兩條電學(xué)定律與變壓器有關(guān)： 1. 根據(jù)能量守恒定律，變壓器輸出的功率不能超越輸入它的功率。 2. 根據(jù)歐姆定律，變壓器的負載所消耗的功率等于流經(jīng)它的電流與其抵受的電壓的乘積。 由于變壓器遵守這兩條定律，它不會是放大器。如果處在變壓器兩方的電壓有所不同，那麼流經(jīng)變壓器兩方的電流也會不同，而兩者的差距則成反比。如果變壓器一方的電流比另一方小，那電流較小的一方會有較大的電壓；反之亦然。然而，變壓器兩方所消耗的功率 (即一方的電壓和電流兩值相乘) 應(yīng)是相等的。電壓和電流比例假設(shè)現(xiàn)在有一變壓器以 25:2 的電流轉(zhuǎn)變比率運行，而雙方的功率皆為 50 瓦。根據(jù)歐姆定律，可以確定以下兩點： 1. 如果輸入方的電流是 25 安培，則其電壓應(yīng)為 2 伏特。 2. 輸出方的電流按比例應(yīng)為 2 安培，而其電壓則為 25 伏特。 至于變壓器兩方之間的電流或電壓比例，則取決于兩方電路線圈的圈數(shù)。圈數(shù)較多的一方電壓較高但電流較小，反之亦然。如果撇除泄漏等因素，變壓器兩方的電壓比例相等于兩方的線圈圈數(shù)比例，亦即電壓與圈數(shù)成正比。以算式表示如下： 在算式中： · Vp是輸入方的電壓； · Vs是輸出方的電壓； · Np是輸入方的線圈圈數(shù)； · Ns則是輸出方的電流圈數(shù)。 變壓器的這個性質(zhì)使它成為轉(zhuǎn)換電壓的重要設(shè)備。另外，撇除泄漏的因素，變壓器某一方 (線圈) 的電壓可以從以下算式求得： E = 4.44 * F * n * a * b 在算式中： · E是流經(jīng)該線圈的電壓的方根均值； · F是電流的頻率 (單位為赫茲)； · n是線圈的圈數(shù)； · a是線圈內(nèi)空間 (鐵芯) 的切面面積； · b是通過線圈內(nèi)空間 (鐵芯) 的磁力。該值是以每單位面積計算，而面積的單位與變量 a 相同。 · 常數(shù)值 4.44 是為了使算式結(jié)果對應(yīng)于計算出來的單位而設(shè)。 日常生活中的變壓器變壓器在日常生活中以很多形態(tài)存在。原理相同、構(gòu)造相近的變壓器可以嵌在小型麥克風之中以連接不同的電路，也可以處理數(shù)以百萬千瓦計的電功率并聯(lián)系多個為整個國家供電的大型輸電網(wǎng)。如果以能夠處理的電功率來區(qū)別，變壓器可以分為以下類別： · 一瓦以下：訊號變壓器、不同級電路之間的連接器； · 一千瓦以下：小型變壓器、燈絲變壓器、音訊輸出埠變壓器； · 一百萬瓦以下：中型變壓器。在這個類別中較大型者可能以油壓驅(qū)動； · 一百萬瓦以上：大型變壓器，用于變電站、耗電量大的用者、發(fā)電廠和電力運輸。 如果以線圈的圈數(shù)和接觸性質(zhì)來區(qū)別，變壓器可以分為以下類別： · 升壓器：輸出方線圈圈數(shù)較多； · 降壓器：輸入方線圈圈數(shù)較多； · 分隔器：輸入和輸出方的線圈圈數(shù)大致相同。在現(xiàn)實之中，輸出方的線圈圈數(shù)會略多于輸入方以抵銷能量的散失。 · 可變量變壓器：輸入和輸出方的線圈圈數(shù)均是可變的，使變壓器能改變電壓比例而毋需進行重新接駁。這種變壓器的輸入和輸出方不一定是不相連接的，例如一些用于調(diào)校電壓的自動變壓器。 這四種變壓器的輸入方或輸出方線圈均可設(shè)有多個接頭，以供使用者選擇不同的電壓比例。在這情況下，使用者需要把電線拔出變壓器并重新接駁以改變電壓比例。