基本原理一個簡單的單相變壓器由兩塊導電體組成。當其中一塊導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,便會產生變動的磁場。根據電磁的互感原理,這變動的磁場會使第二塊導電體產生電勢差。假如第二塊導電體是一條閉合電路的一部份,那麼該閉合電路便會產生電流。電力于是得以傳送。在通用的變壓器中,有關的導電體是由 (多數為銅質的) 電線組成的線圈,因為線圈所產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: ? 把直流電轉換為交流電,或把交流電轉換為直流電 ? 變更直流電的電壓或電流 ? 變更交流電的頻率 ? 把單相電流轉為多相電流 定律以下兩條電學定律與變壓器有關:
1. 根據能量守恒定律,變壓器輸出的功率不能超越輸入它的功率。
2. 根據歐姆定律,變壓器的負載所消耗的功率等于流經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) 應是相等的。電壓和電流比例假設現在有一變壓器以 25:2 的電流轉變比率運行,而雙方的功率皆為 50 瓦。
根據歐姆定律,可以確定以下兩點:
1. 如果輸入方的電流是 25 安培,則其電壓應為 2 伏特。
2. 輸出方的電流按比例應為 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。圈數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比例,亦即電壓與圈數成正比。
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; . Ns則是輸出方的電流圈數。 變壓器的這個性質使它成為轉換電壓的重要設備。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; . a是線圈內空間 (鐵芯) 的切面面積; . b是通過線圈內空間 (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。 . 常數值 4.44 是為了使算式結果對應于計算出來的單位而設。 日常生活中的變壓器變壓器在日常生活中以很多形態存在。原理相同、構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,也可以處理數以百萬千瓦計的電功率并聯系多個為整個國家供電的大型輸電網。如果以能夠處理的電功率來區別,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、發電廠和電力運輸。 如果以線圈的圈數和接觸性質來區別,變壓器可以分為以下類別: . 升壓器:輸出方線圈圈數較多; .降壓器:輸入方線圈圈數較多; .分隔器:輸入和輸出方的線圈圈數大致相同。在現實之中,輸出方的線圈圈數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。
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