หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานตามหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและส่งพลังงานไฟฟ้าระหว่างวงจรที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่างกัน หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบส่งและจำหน่ายพลังงาน ช่วยให้ส่งพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางไกลโดยสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด

หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นดังนี้:

โครงสร้างพื้นฐาน: หม้อแปลงทั่วไปประกอบด้วยขดลวดสองขดลวด เรียกว่าขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ ซึ่งโดยปกติจะพันรอบแกนที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เช่น เหล็ก ขดลวดปฐมภูมิเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ในขณะที่ขดลวดทุติยภูมิเชื่อมต่อกับวงจรเอาท์พุต

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า: เมื่อกระแสสลับ (AC) ผ่านขดลวดปฐมภูมิ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กรอบขดลวด สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปนี้จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในขดลวดทุติยภูมิผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

ฟังก์ชั่นหม้อแปลงไฟฟ้า: สนามแม่เหล็กสลับที่สร้างโดยขดลวดปฐมภูมิจะผ่านแกนเหล็กและจับคู่สนามแม่เหล็กกับขดลวดทุติยภูมิอย่างมีประสิทธิภาพ เป็นผลให้สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในขดลวดทุติยภูมิขึ้นอยู่กับอัตราส่วนรอบของขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ

การแปลงแรงดันไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดทุติยภูมินั้นเป็นสัดส่วนกับอัตราส่วนของจำนวนรอบในขดลวดทุติยภูมิต่อจำนวนรอบในขดลวดปฐมภูมิ หากขดลวดทุติยภูมิมีรอบมากกว่าขดลวดปฐมภูมิ แรงดันเอาต์พุตจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต (หม้อแปลงสเต็ปอัพ) ในทางกลับกัน หากขดลวดทุติยภูมิมีรอบน้อยกว่าขดลวดปฐมภูมิ แรงดันเอาต์พุตจะต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต (หม้อแปลงสเต็ปดาวน์)

การแปลงกระแสและกำลัง: เมื่อหม้อแปลงเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าระหว่างวงจรหลักและวงจรทุติยภูมิ การเปลี่ยนแปลงจะแปรผกผันกับกระแส กล่าวอีกนัยหนึ่งตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน หากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าจะลดลงและในทางกลับกัน

ประสิทธิภาพ: หม้อแปลงได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพ ลดการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อนในระหว่างกระบวนการแปลง อย่างไรก็ตาม มีการสูญเสียโดยธรรมชาติเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความต้านทานของขดลวดและการสูญเสียแกน

หม้อแปลงไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในระบบไฟฟ้าโดยการอำนวยความสะดวกในการส่ง จ่าย และการใช้ไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ โดยการเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าโดยยังคงรักษาความถี่ของสัญญาณไฟฟ้าไว้