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，變壓器能夠將一種電壓等級的交流電能轉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?：在發電廠，發電機發出的電壓通常較低，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?：當電能傳輸到用戶附近時，由于大多數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定。變壓器可以通過改變匝數比來實現阻抗匹配，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量。

4. ?多繞組變壓器實現多路輸出?

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，例如在一些工業控制系統中，可能需要 24V、110V 和 220V 等不同電壓等級的電源來驅動各種設備。

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，線圈中會產生交變電流，這個交變電流會在鐵芯中產生交變磁通。由于電磁感應的作用，交變磁通會穿過次級線圈，在次級線圈中產生感應電動勢。根據電磁感應定律，感應電動勢的大小與線圈的匝數成正比。因此，通過改變初級線圈和次級線圈的匝數比，就可以實現電壓的變換。

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）。