实用电子学/变压器

所示变压器可兼作感应加热器

变压器是一种被动电气设备，包含电磁组件，由两个线圈绕在一个（通常是）方形磁性材料上，该材料能够通过电磁感应过程将电能从一个电路转移到另一个电路。

变压器的主要应用通常是用来在电路之间升高（“升压”）或降低（“降压”）电压。

变压器的三个主要部分

(i) 变压器初级绕组	当连接到电源时会产生磁通
(ii) 变压器磁芯	初级绕组产生的磁通将通过此低磁阻路径，与次级绕组相连，形成闭合磁路
(iii)变压器次级绕组	初级绕组产生的磁通通过磁芯，将与次级绕组相连。此绕组也绕在相同的磁芯上，并提供所需的变压器输出。

工作原理

变压器工作原理的图示

变压器基于法拉第感应定律的工作原理，如下所示。两个或多个绕组（也称为线圈）之间的互感使得电能能够在电路之间传输。

初级绕组由交流电源供电，它会产生一个不断变化的交流磁通，包围绕组。

如果次级绕组与初级绕组非常接近，则部分交流磁通将与第二个绕组相连。由于此磁通在幅度和方向上不断变化，因此在第二个绕组或线圈中必须有变化的磁通耦合。

变压器铁芯的目的是为磁通提供一个低阻路径，通过该路径，初级绕组产生的最大磁通量通过并与次级绕组相连。

根据法拉第感应定律，次级绕组中将感应出电动势。如果该次级绕组的电路闭合，则电流将流过它。这就是变压器的工作原理。

特性

变压器匝数比公式如下所示： $V_{S}=V_{P}{\frac {N_{S}}{N_{P}}}$

变压器是否升高或降低电压取决于变压器初级侧和次级侧之间的匝数。

升压 - 如果初级线圈的匝数少于次级线圈的匝数，则输出电压将升高

${\frac {N_{S}}{N_{P}}}>1$

降压 - 如果初级线圈的匝数多于次级线圈的匝数，则输出电压将降低

${\frac {N_{S}}{N_{P}}}<1$

缓冲电压 当 ${\frac {N_{S}}{N_{P}}}=1$

总结

组件	变压器
符号
结构
${\frac {V_{o}}{V_{i}}}$	${\frac {V_{o}}{V_{i}}}={\frac {N_{2}}{N_{1}}}$
功能	升压 $V_{o}>V_{i},N_{2}>N_{1}$ 降压$V_{o}<V_{i},N_{2}<N_{1}$ 缓冲区 $V_{o}=V_{i},N_{2}=N_{1}$

参考资料

• 变压器