變壓器的基本定義

變壓器是一種利用電磁感應原理來改變交流電壓的裝置，它主要由鐵芯（磁芯）和線圈組成。通過電磁感應，變壓器能夠?qū)⒁环N電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能，在電力傳輸、分配和使用過程中發(fā)揮著至關重要的作用。

變壓器的主要用途

1. ?電壓變換?

升壓?：在發(fā)電廠，發(fā)電機發(fā)出的電壓通常較低，例如幾千伏。為了減少在遠距離輸電過程中的電能損耗，需要利用升壓變壓器將電壓升高到幾萬伏甚至幾十萬伏，以便進行高效的長距離傳輸。例如，一座大型水電站的發(fā)電機輸出電壓為 10.5kV，通過升壓變壓器可以將電壓升高到 500kV，然后輸送到遠方的城市。

降壓?：當電能傳輸?shù)接脩舾浇鼤r，由于大多數(shù)用電設備只能在較低的電壓下正常工作，因此需要利用降壓變壓器將高電壓降低到合適的電壓等級，如 220V 或 380V，以供家庭和工業(yè)用戶使用。

2. ?電氣隔離?

變壓器可以在兩個電路之間提供電氣隔離，使它們之間沒有直接的電氣連接。這在一些對安全要求較高的場合非常重要，例如醫(yī)療設備和電子儀器中。通過隔離變壓器，可以防止用戶接觸到危險的高電壓，同時減少電氣干擾對設備的影響。

3. ?阻抗匹配?

在電子電路和電力系統(tǒng)中，不同設備或電路之間的阻抗可能不匹配，這會導致信號傳輸效率降低或功率傳輸不穩(wěn)定。變壓器可以通過改變匝數(shù)比來實現(xiàn)阻抗匹配，使負載能夠獲得最大功率傳輸。例如，在音頻放大器中，輸出變壓器可以將放大器的低阻抗輸出匹配到揚聲器的高阻抗輸入，從而提高音頻信號的傳輸質(zhì)量。

4. ?多繞組變壓器實現(xiàn)多路輸出?

多繞組變壓器具有多個二次繞組，可以同時提供不同電壓等級的輸出。這在一些需要多種電壓供電的場合非常有用，例如在一些工業(yè)控制系統(tǒng)中，可能需要 24V、110V 和 220V 等不同電壓等級的電源來驅(qū)動各種設備。

變壓器的工作原理示例

以一個簡單的單相變壓器為例，它有一個初級線圈和一個次級線圈，繞在同一個鐵芯上。當初級線圈兩端加上交流電壓時，線圈中會產(chǎn)生交變電流，這個交變電流會在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通。由于電磁感應的作用，交變磁通會穿過次級線圈，在次級線圈中產(chǎn)生感應電動勢。根據(jù)電磁感應定律，感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)成正比。因此，通過改變初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比，就可以實現(xiàn)電壓的變換。

例如，如果初級線圈有 1000 匝，次級線圈有 100 匝，當初級線圈兩端加上 220V 的交流電壓時，次級線圈兩端的電壓理論上為 22V（忽略變壓器的損耗）。