如果你在电器周围待过一段时间，你可能听说过变压器。是的，它们就是那些在街角发现的巨大的、笨重的东西，发出随机可怕的声音，偶尔喷出火花。你的手机充电器也有一种小变压器，但要小得多，而且有一个完全不同的机制。

什么是变形金刚?

一种变压器是一种使用电磁原理将一个电压或电流转换为另一电压或电流的设备。它由一对缠绕在磁芯上的一对绝缘线组成。我们连接要转换的电压或电流的绕组称为初级绕组，输出绕组称为次级绕组。

变压器有两种类型-上升，增加电压或电流，和下降，降低电压或电流输入。例如，微波炉中的变压器是一个次级变压器，用于为微波炉中的真空管提供大约2200Volts。

有一点要注意的是，变形金刚只使用变化或交流电压，不适用于DC。我们现在要学习原因。

变压器在电气系统中有多重要?

这是1856年左右的尼古拉特斯拉和托马斯爱迪生互相竞争。刚刚注意到，这些是电力及其发光和运行电机的应用。它是爱迪生和他的伙伴，他们首次发现了DC（直流）系统，然后在Tesla提出了他的交流（交流电流）系统之后的一段时间。从那时起，两者都试图证明他们的系统比另一个更有利。

到那时，家家户户都可以用上电了。当爱迪生正忙着通过电击大象来证明交流电有多危险时，特斯拉和他的团队发明了变压器，使输电变得更容易、更有效。即使在今天，变压器在传输系统中也起着至关重要的作用。让我们知道为什么。

用高电压和低电流传递电力将有助于我们减小传输线的厚度，从而增加成本，也提高了系统的效率。因此，标准传输系统可以在22kV到66kV之间的任何位置，而发电厂中的一些发电机的输出电压仅为11kV，家庭AC设备只需要220V / 110V。所以这个电压转换在哪里发生，谁是谁。

这个问题的答案是变压器。从发电厂到你的家，系统中会有变压器，它可以升高(增加电压)或降低(降低电压)电压，以保持系统的效率。这就是为什么变压器被称为电力传输系统的心脏。我们将在本文中学习更多关于它们的内容。

变压器符号

变压器的电路符号只有两个电感器并排共享相同的核心。两条绕组之间的线的性质表示所用的核心类型：虚线表示铁氧体，两个平行线代表层压铁，没有线代表空气芯。

有时，“颠簸”的数量被用作变压器功能的粗略指标——一侧的颠簸少，另一侧的颠簸多，可能意味着第一侧的匝数比另一侧少。

变压器的工作

来了解变压器的工作原理我们得回到过去，回到迈克尔·法拉第的实验室。

迈克尔·法拉第或许可以被称为变压器之父，因为正是他的实验帮助我们理解了电磁学，并开发了电动机和发电机等设备。

在19世纪末，当人们发现电和磁是相互关联的现象时，就出现了一场竞赛，试图建造一种实用的装置，利用磁铁的力量发电。

法拉第发现，将磁铁靠近线圈可以产生电。他发现，只有当磁场发生变化时，电压才会产生，也就是说，如果他把线圈或磁铁相对于另一个移动。

在直流电中，电流稳定，磁场也稳定。由于磁场是稳定的，不变化的，没有感应的电压在二次和变压器只是看起来像一个正常线圈的电阻电线的电源。所以变压器不能在直流电流下工作。

他还发现，当两个线圈保持在一起时，流经其中一个线圈的电流会在另一个线圈中产生电流。这个原理叫做互感，它支配着所有现代变压器的工作。

如图所示，变压器由缠绕在磁芯上的两个绕组组成。

有一个核心的目的是因为空气不是磁场的一个很好的支持者,所以拥有一个磁芯增加磁场对于一个给定的电流通过一个绕组,从而创建一个更强大的电流,增加设备的整体效率。

当电流通过初级线圈时，磁芯内就会形成磁场，并且磁场主要局限于核心。

该磁场通过次级的中间，因此通过互感法诱导另一个电流。

该系统的美丽是输入电压与输出电压的比率仅仅是初级和次级绕组的比率，通过该公式总结为：

输出电压/ Vin = Nsec / Npri

式中Vout为输出电压，Vin为输入电压，Nsec为二次绕组匝数，Npri为一次绕组匝数。

如果你有两个变压器,一个100把1000年初级和二级和另一个10转100年小学和打开二级,可以计算的匝比为1:10,所以他们都加大电压相同的水平。

变压器特性

如果我们仔细看看上面给出的例子，第一个变压器将有一个更大的绕组电阻(因为更多的电线被使用)，在某些情况下，这可能会限制电流的数量，可以从变压器。这种特性被称为绕线电阻，但在大多数情况下这并不重要，因为通常使用的铜线有一个低电阻。

您注意到的另一件事是，主和次级绕组之间没有直接电连接。这被称为电流隔离，并且可以非常有用，正如我们所看到的那样。

观察每一个变压器绕组，我们可以看到它们的构造就像电感——一个绕在磁芯上的线圈——而且也有电感。

这个电感与匝数的平方成正比，由公式给出:

LPRI / LSEC = NPRI2 / NSEC2

如果LPRI是初级绕组的电感，则LSEC是次级绕组的电感，NPRI是初级绕组的匝数，并且NSEC是次级绕组上的匝数。

给定核的比例常数可以在数据表中找到，通常以µH/turn2为单位。准确的数值取决于磁芯的类型和大小。

假设你有一个规格为1uH/turn2的变压器铁芯。如果你在铁芯上绕一个圈，那么电感就等于常数的值乘以匝数的平方，在这里是1。所以这个线圈的电感是1µH。如果在同一铁芯上再绕10圈，则电感为:

（1μH/ Turn2）*（10转）2 =100μH

由于绕组有电感，它们为交流信号提供了一个阻抗，由公式给出:

XL = 2π* f * L

其中XL是欧姆中的阻抗，F是欧姆的频率，L是亨利斯中的电感。

假设你想设计一个在220V交流50Hz下绘制3A的变压器，这是标准的电力线频率。那么根据欧姆定律，初等电阻需要为73.3欧姆。现在我们知道了所需的阻抗和频率，我们可以重新排列公式来找出绕组所需的电感:

L = (XL) /(2π* f)

代入这些值，我们发现所需的电感为233mH。

利用这个信息和数据表中的H/turns2的值，我们可以计算所需的绕组，以获得所需的电感。

设该值为50µH/匝数2，则可重新整理公式求出电感:

其中n是匝数，L是所需的电感，T2 /μH术语只是数据表值的倒数。

将我们的值应用到公式中，我们得到所需的匝数为2158。正如你所看到的，一旦你掌握了公式，你就可以为几乎任何应用程序设计变压器!

变压器结构

对于任何需要缠绕自己的变形金刚的人，了解变压器结构是至关重要的。

变换器由一些基本组件组成：

1.筒子:

筒管是任何变压器的基本骨架。它提供了一个卷轴，在上面缠绕线圈，也保持核心在地方。它通常由耐热塑料制成。它有时也包含金属针，你可以焊接线圈的两端，如果你想要安装到PCB，例如。

2.Core.

这可能是变压器最重要的部分。如图所示，岩心可以有多种形状和大小。铁心的磁性决定了围绕铁心建造的变压器的电性能。

3.绕组

虽然这看起来像是一件微不足道的事情，但在建筑中使用的电线与其他方面一样重要。一般采用实心漆包线，由于绝缘较强且较薄，因此不会因塑料绝缘护套而浪费空间。

变压器的应用

1.导致电压转换

这可能是变压器最常见的应用——降低低压电器的市电电压。你甚至可以在微波炉、旧电视和砖墙供电设备中找到这些东西。这些变压器有铁芯，具有优良的磁导率，但使它们体积庞大，比其他类型的变压器稍弱一些。

它们被标记成12-0-12或6-0-6，有三根二次线。这意味着，如果您使中心线的地面参考，外部两根线有12V交流有效值的输出。如果你测量两个12v绕组，你会得到24V交流有效值。这为您提供了如何使用转换器的灵活性。

2.开关电源

这是一种非常特殊的电源，采用直流输入，产生直流输出。它们被发现是所有现代手机充电器。这些电源模块中使用的变压器设计得更像是具有少量匝数的电感和具有中高磁导率的铁氧体磁芯。直流电压在“初级”上施加一段时间，使电流上升到某个水平，并在磁芯中存储一些磁能。这种能量随后以较低的电压转移到二次电源，因为它的匝数更少。它们的工作频率高，效率高，体积小。

3.电气隔离

这些是具有1：1的特殊变压器，使输入和输出电压是相同的。它们用于从电源地球上删除电器。由于电源是地球引用的，因此触及一根电线可能导致震动，因为返回路径在字面上是地面。自隔离变压器的断开从电源地球的连接，由于变压器被隔离。

4.电压转换变压器

世界各地的国家使用220V交流作为标准电源电压，但是一些国家，如美国使用110V AC。这意味着一些像融合者这样的设备不能在所有国家运行。为此目的，我们可以使用转换110V至220V的变压器，反之亦然，以确保任何国家都可以使用设备。

5.阻抗匹配

这是一种特殊的变压器，用来匹配源和负载的阻抗。它们在射频和音频电路中得到广泛应用。

转弯比等于源和负载阻抗的平方根。

6. AutotRansformer.

这是一种特殊类型的变压器，只有一个绕组，具有“点击”输出，形成次要。通常此抽头是可变的，因此您可以改变输出交流电压，稍微像分压器一样。

结论

变形金刚是有用的设备，学习如何设计和使用它们会非常方便!虽然我们已经在这里介绍了基础知识，但是从头开始设计一个转换器是可以在另一篇完整的文章中讨论的事情，因此我们将在其他时间讨论这个问题。现在，当你再次看到变压器时，你就会知道它为什么在那里以及它是如何工作的。