理想變壓器空載時原邊感應電動勢方向的判斷

2021-01-07 電子產品世界

當我在看趙修科老師的磁性元件資料時, 遇到理想變壓器原邊感應電動勢的方向的問題，在各位熱心的朋友的幫助下，我終於解除了一直困惑的問題，因此也想在這裡跟大家分享下。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/227345.htm

理想模式下，變壓器原邊加電壓ui , 通過原邊N1線圈迴路產生電流i1 , 變化的i1引起N1線圈中Φ的變化(以i1增大為例說明)，因為通過N1線圈中的磁通發生了變化，一定會在N1線圈兩端產生感應電動勢，有下面幾個問題沒有想明白：

a. 原邊產生的感應電動勢的方向如何確定呢?

1). N1線圈感應電動勢產生感生電流，感生電流所產生的磁通會阻止外加電壓ui產生的磁通的變化，感生電流產生的磁通的方向與原來的磁通方向相反.根據右手螺旋定則(拇指指向感生磁通的方向，四指指向感應電動勢的正方向)，這樣看原邊的感應電動勢的方向在外加電流i1增大的條件下，是「上負下正」.

2) . 但是從電感的定義來看，電感總是試圖維持線圈包圍的磁通不變，所以當原邊外加電流i1增加時，感應電動勢的方向與i1電流方向(關聯參考方向)相反，為「上正下負」, 與1)設想的結果想反，頭大呀?b. 當N1線圈電阻為零時，原邊感應電動勢的大小值等於外加輸入電壓ui

N1線圈相對於ui來說是感性負載，當ui恆壓不變時，電壓值全部加在N1線圈兩端，但是若ui不是恆壓的會出現什麼情況呢?

首先,以判斷感應塬邊電動勢為題來做表達，右手螺旋定理，拇指為磁場方向，四指應為電流方向。

a. 如要判斷電動勢,最簡單的概念為以電感定義切入. 電感定義可以描述為,當流通電流欲改變時,會出現一電動勢來阻止此電流之改變. 簡單來說,變壓器之主端電壓,應該永遠與電源供應電壓方向相反 (正對正,負對負). 這也是變壓器最重要的一個特性,不然,無負載情況下,變壓器一定直接燒毀 (初級線圈銅阻抗一般很小,供應電壓如果直接除以此阻抗,會產生一個很大電流)。

b. 如照你所假設,初級繞組阻抗為0. 那麼,你仍然需要考慮感抗影響. 當ui不為恆定,則i0也會隨之變化 (從電路阻抗分析來看). 而i0之變化,就產生了磁動勢之變化. 所以, 不管ui如何改變,只要初級線圈匝數夠,不考慮繞組所能乘載電流,那麼,變壓器初級所產生之電壓永遠與其相等。

從磁通變化的角度理解塬邊的輸入電流發生變化時，會產生變化的磁通,也即會在塬邊產生感應電動勢，是不是相當與產生的一個「電源」?因為外加電壓，電流的增加/減小都是基於關聯參考方向。

所以，我想感應「電源」產生的感生電流在線圈的內部是「由負極流向正極」的，這樣就和感應電動勢總是阻礙線圈電流的變化相同了如果要描述電感成為一個電源，也無不可.換個角度看，電感上的確產生了一個反電動勢，此電動勢與電源端正正相接，副副相接，理想上成為了一個電路的平衡。

不過，對於電流方向有問題.　首先，如果單純考慮電源端電流方向為正流向負，那麼電感中之電流也是一樣的,為正流向負極 (電子流反向，另做他話). 我想，你的迷思，可能在於把"阻礙線圈電流的變化"這句話，想像成了"產生一電流與電壓源抵銷". 應該要理解的是，電流方向從始至終沒改變過　(假想成DC，雖然實際上為DC)，因為電感的功用在於阻礙電流變化，而非改變電流方向.如果需要，可以看一下變壓器等效圖來思考更為容易.電流從電源出來後，以一樣的方向，流經激磁分路，一些成了磁心損耗,一些變成自感能量後，再返回電源端. 而返回電源端時，會因為電感量大小而有了相位差，但這代表的是電流傳送上的延遲，而非反向。

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