电气人需要知道的变压器小知识！

变压器是一种利用电磁感应原理来变换交流电压的设备，其主要构件包括初级线圈、次级线圈和铁芯。在电气领域，变压器应用广泛，最常见的用途是在电源中用来变换电压和实现电气隔离。

变压器线圈

一、线圈匝数和输出电压的关系

线圈匝数和输出电压之间的关系通常可以通过电磁感应定律来描述。特别是在变压器中，这种关系被称为变压器的匝数比。

电压和匝数的关系

这表示原线圈和副线圈的匝数比等于它们的电压比。例如，如果原线圈的匝数是100匝，副线圈的匝数是50匝，且原线圈的输入电压是220V，那么副线圈的输出电压将会是110V。改变线圈的匝数就可以调整输出电压。如果副线圈的匝数增加，输出电压也会增加；如果副线圈的匝数减少，输出电压也会减少。

二、低频变压器和高频变压器的区别

变压器根据工作频率的不同，可以分为低频变压器和高频变压器。低频变压器工作在50Hz左右的工频交流电下，而高频变压器的工作频率可以达到几十kHz到几百kHz。尽管两者的工作原理相同，都是利用电磁感应，但它们在制作材料和应用方面存在显著差异。

升压变压器

降压变压器

低频变压器的铁芯通常由多片硅钢片堆叠而成，传输的是正弦波信号。它在电路符号上，初级线圈通常只有一个绕组。

高频变压器则使用高频磁性材料（如铁氧体）制成铁芯，传输的是高频脉冲方波信号。由于工作频率高，相同输出功率下，高频变压器的体积比低频变压器小得多，因此在需要减少体积的开关电源中通常使用高频变压器。在高频变压器的电路符号上，初级线圈这边可能会有两个线圈。实际上，初级线圈仍然只有一个，另一个是辅助线圈。辅助线圈属于次级线圈，主要在电路中起辅助作用。

高频变压器

辅助线圈用于提供保护电压源和反馈信号，帮助稳定内部电源。当次级线圈输出过载时，电流过大会导致次级线圈输出电压下降，辅助线圈的输出电压也会随之下降。当下降到一定程度时，会使振荡电路无法起振，从而保护开关管。

高频变压器和低频变压器在原理相同的基础上，通过不同的材料和设计，实现了在体积和应用上的优化。

三、关于变压器的效率

变压器的效率是指在额定功率下，变压器输出功率与输入功率的比值。当变压器的输出功率等于输入功率时，效率为100%。然而，由于存在铜损和铁损，实际上不存在效率为100%的变压器。

变压器的效率

1.铜损

变压器线圈具有一定的电阻，当电流通过线圈时，会有部分能量以热量的形式损耗。由于变压器线圈通常是由铜线绕成的，这种损耗被称为铜损。

2.铁损

变压器的铁损主要包括磁滞损耗和涡流损耗两部分：

• 磁滞损耗:当交流电通过线圈时，会产生磁力线穿过铁芯。铁芯内部的分子相互摩擦会产生热量，从而消耗一部分电能。
• 涡流损耗:磁力线穿过铁芯时，铁芯会产生感应电流。这些电流呈旋涡状，称为涡流，涡流的存在也会消耗一部分电能。

由于铜损和铁损的存在，变压器在工作时不可避免地会有能量损耗，因此效率总是小于100%。