变压器的工作原理及结构

变压器工作原理:

当一个交流电压U1接到初级绕组的线圈时，由于交流电的强度和极性是不停地正、负交替变化，因此初级绕组的线圈所产生的磁力线数目也不停改变。由于磁场强度的不断变化，促使缠绕在同一铁芯上的另一端线圈产生感应电动势U2 .变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

理想变压器 :　　

不计一次、二次绕组的电阻和铁耗， 　　

其间耦合系数 K=1 的变压器称之为理想变压器 　　

描述理想变压器的电动势平衡方程式为 　　e1(t) = -N1 d φ/dt 　　e2(t) = -N2 d φ/dt 　　

若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化， 　　则有 　　不计铁芯损失，根据能量守恒原理可得 　　由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系 　　令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比）

U1/U2=N1/N2 ，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。

P入=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和.

http://baike.baidu.com/view/30130.htm

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4876e83b0100ru0s.html

变压器(transformer)是一种电磁设备，其功能大致可分为以下作用： Rkf838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

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1可以随意把交流电压值或电流值增加或减少 Rkf838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

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2用作阻抗匹配的设备：变压器可用来匹配不平衡的阻抗。例如某个放大器的输出阻抗是20欧，而接往4欧的扬声器，这时必须用一个变压器以正确的匝数比率来匹配此二个阻抗。Rkf838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

3用做信号传输，有些信号要求有电的隔离，这时用变压器就有用了。Rkf838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

4用与振荡电路作反馈元件Rkf838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

变压器就是利用线圈的互感原理把电压改变。事实上一个电感器的磁场变化可以促使在近距离的另一电感器产生感应电压。这种作用称为互感(Mutual Inductance)。Rkf838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

当一个交流电压( V1)供应至初级绕组的线圈时，由于交流电的强度和极性是不停地正、负交替变化，因此初级绕组的线圈所产生的磁力线数目也不停改变。由于磁场强度的不断变化，促使缠绕在同一铁芯上的另一端线圈产生感应电动势V2。变压器是无法变换直流电压，这是由于磁场必须有变化才能使次级绕组产生感应电压；任一瞬间通过原、副线圈之磁通量皆相同，故每匝线圈中所生感应电动势皆相同但对于直流电(dc)来说磁场是不会改变的，故此不会有感应电压的现象产生。如果把直流电压强加于变压器上就有烧毁变压器的可能。Rkf838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

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变压器的结构 Rkf838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

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从变压器的设计而言，它是非常简单的组合，其结构主要是由一个铁芯开始，于铁芯上缠绕有一组或以上的线圈，借此增加它的电感量。以双绕组的变压器为例，其中一端线圈绕组作为输入端，以供输入电压之用，称为初级绕组(primary winding)，另一端则作为输出端，以作输出电压用途，并且连接负载，称之为次级绕组(secondary windings)。通常变压器的铁芯多以E字和I字型的薄硅钢片叠成：

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。　　

一、变压器的制作原理：

      在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。 　　

二、分类　　

按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。　　按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。　　

按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。　　

按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。　　

按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

三、电源变压器的特性参数　　

      工作频率变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。　　

      额定功率在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。　　

      额定电压指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。　　

      电压比指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。　　

      空载电流变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。　　

      空载损耗指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。　　

      效率指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。　　

      绝缘电阻表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

四、音频变压器和高频变压器特性参数　

      频率响应指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。　　

      通频带如果变压器在中间频率的输出电压为U0，当输出电压（输入电压保持不变）下降到0.707U0时的频率范围，称为变压器的通频带B。　　

      初、次级阻抗比变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配，则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下，变压器工作在最佳状态，传输效率最高。

五、低频变压器的技术参数　　

      对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能。对于一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。 　　

      电压比：变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2>N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2 式中n 称为电压比(圈数比) 。当n<1 时，则N1>N2 ，V1>V2 ，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器。 　　

      变压器的效率： 在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即式中η 为变压器的效率；P1 为输入功率，P2 为输出功率。 　　

      当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时，效率η 等于100%，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。 　　

      变压器的铁损包括两个方面。一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。

      另一是涡流损耗，当变压器工作时。铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。 　　

      变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。

佛山变压器，UPS变压器

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