基础电子学 - 变压器

根据电磁感应原理，我们已经了解到，变化的磁通量可以在线圈中感应出电动势。根据互感原理，当另一个线圈靠近该线圈时，磁通量会在第二个线圈中感应出电动势。

现在，具有变化磁通量的线圈称为初级线圈，感应出电动势的线圈称为次级线圈，而这两个线圈一起构成一个称为变压器的单元。

变压器

变压器有一个初级线圈，输入信号施加到该线圈，还有一个次级线圈，从中收集输出信号。这两个线圈都绕在一个铁芯材料上。通常，绝缘体构成变压器的铁芯。

下图显示了一个实际的变压器。

从上图可以看出，一些符号是通用的。让我们记下它们。它们是 -

• N_p = 初级绕组的匝数

• N_s = 次级绕组的匝数

• I_p = 流过变压器初级的电流

• I_s = 流过变压器次级的电流

• V_p = 变压器初级的电压

• V_s = 变压器次级的电压

• Φ = 变压器铁芯周围存在的磁通量。

电路中的变压器

下图显示了变压器在电路中的表示方式。变压器的初级绕组、次级绕组和铁芯也在下图中表示。

因此，当变压器连接到电路中时，输入电源施加到初级线圈，以便利用该电源产生变化的磁通量，并且该磁通量被感应到变压器的次级线圈中，从而产生变化磁通量的变化电动势。由于磁通量必须变化，因此为了将电动势从初级传输到次级，变压器始终工作在交流电 (AC) 上。

升压和降压

根据次级绕组的匝数，变压器可以称为升压或降压变压器。

这里需要注意的主要一点是，变压器的初级和次级功率之间没有任何差异。因此，如果次级电压较高，则需要较低的电流才能使功率保持稳定。同样，如果次级电压较低，则需要较高的电流，以便功率必须与初级侧相同。

升压

当次级绕组的匝数多于初级绕组时，则该变压器称为升压变压器。这里感应电动势大于输入信号。

降压

当次级绕组的匝数少于初级绕组时，则该变压器称为降压变压器。这里感应电动势小于输入信号。

匝数比

由于初级和次级绕组的匝数影响电压额定值，因此在匝数之间保持一定的比率以了解感应电压非常重要。

初级线圈匝数与次级线圈匝数的比值称为“匝数比”或“变比”。匝数比通常用N表示。

$$N\:\:=\:\:匝数比\:\:=\:\:\frac{初级匝数}{次级匝数}\:\:=\:\:\frac{N_{p}}{N_{s}}$$

初级与次级的比值、输入与输出的比值以及任何给定变压器的匝数比与其电压比相同。因此，这可以写成

$$\frac{N_{p}}{N_{s}}\:\:=\:\:\frac{V_{p}}{V_{s}}\:\:=\:\:N\:\:=\:\:匝数比$$

匝数比还表明变压器是升压还是降压变压器。例如，匝数比 1:3 表示变压器为升压变压器，比率 3:1 表示它是降压变压器。