實用電子學/變壓器

所示變壓器可以兼作感應加熱器

變壓器是一種被動電氣裝置，包含電磁元件，由繞在一個（通常是方形）磁性材料上的兩個線圈組成，能夠透過電磁感應過程將電能從一個電路傳輸到另一個電路。

變壓器的主要應用是通常用於升高（“升壓”）或降低（“降壓”）電路之間的電壓水平。

變壓器的三個主要部分

(i) 變壓器初級繞組	當連線到電源時會產生磁通量
(ii) 變壓器磁芯	初級繞組產生的磁通量，將透過這條低磁阻路徑與次級繞組相連，形成一個閉合的磁路
(iii) 變壓器次級繞組	初級繞組產生的磁通量透過磁芯，會與次級繞組相連。該繞組也繞在同一個磁芯上，並提供變壓器的預期輸出。

工作原理

變壓器工作原理的說明

變壓器的工作原理基於法拉第感應定律，如以下所示。兩個或多個繞組（也稱為線圈）之間的互感允許電能線上路之間傳輸。

初級繞組由交流電源供電，它會產生一個不斷變化的交流磁通量，該磁通量包圍著繞組。

如果次級繞組靠近初級繞組，則該交流磁通量的一部分將與第二個繞組相連。由於此磁通量在其幅度和方向上不斷變化，因此在第二個繞組或線圈中必須有一個變化的磁通量聯動。

變壓器磁芯的目的是為磁通量提供一條低阻抗路徑，透過該路徑，初級繞組產生的最大磁通量透過並與次級繞組相連。

根據法拉第感應定律，將在第二個繞組中感應出電動勢。如果此次級繞組的電路閉合，則電流將流過它。這是變壓器的基本工作原理。

特性

變壓器匝數比公式如下所示：$V_{S}=V_{P}{\frac {N_{S}}{N_{P}}}$

變壓器是否升高或降低電壓水平取決於變壓器初級和次級側之間的匝數相對數量。

升壓 - 如果初級線圈上的匝數少於次級線圈，則輸出電壓會升高

${\frac {N_{S}}{N_{P}}}>1$

降壓 - 如果初級線圈上的匝數多於次級線圈，則輸出電壓會降低

${\frac {N_{S}}{N_{P}}}<1$

緩衝電壓當${\frac {N_{S}}{N_{P}}}=1$

總結

元件	變壓器
符號
構造
${\frac {V_{o}}{V_{i}}}$	${\frac {V_{o}}{V_{i}}}={\frac {N_{2}}{N_{1}}}$
功能	升壓$V_{o}>V_{i},N_{2}>N_{1}$ 降壓$V_{o}<V_{i},N_{2}<N_{1}$ 緩衝$V_{o}=V_{i},N_{2}=N_{1}$

參考文獻

• 變壓器