电感器的识别与检测——3.2 变压器
电子电路 2018-04-30
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变压器
变压器也是一种电感器。它是利用两个 电感线圈靠近时的互感现象工作的，是电子产品中十分常见的元件。变压器是将两组或两组以上线圈绕在同一骨架上，并在绕好的线圈中插入铁芯或磁芯等导磁材料而构成，它在电路中起电压变换和阻抗变换等作用。
变压器
变压器的种类、主要参数
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变压器发展历史
法拉第在1831年8月29日发明了一个“电感环”，称为“法拉第感应线圈”，实际上是世界上第一只变压器雏形。但法拉第只是用它来示范电磁感应原理，并没有考虑过它可以有实际的用途。
1881年，路森·戈拉尔（Lucien Gaulard）和约翰·狄克逊·吉布斯（John Dixon Gibbs）在伦敦展示一种称为“二次手发电机”的设备，然后把这项技术卖给了美国西屋公司， 这可能是第一个实用的电力变压器，但并不是最早的变压器。
1884年，路森·戈拉尔和约翰·狄克逊·吉布斯在采用电力照明的意大利都灵市展示了他们的设备。早期变压器采用直线型铁心，后来被更有效的环形铁心取代。
西屋公司的工程师威廉·史坦雷从乔治·威斯汀豪斯、路森·戈拉尔与约翰·狄克逊·吉布斯买来变压器专利以后，在1885年制造了第一台实用的变压器。后来变压器的铁心由E型的铁片叠合而成，并于1886年开始商业运用。
变压器变压原理首先由法拉第发现，但是直到十九世纪80年代才开始实际应用。在发电场应该输出直流电和交流电的竞争中，交流电能够使用变压器是其优势之一。变压器可以将电能转换成高电压低电流形式，然后再转换回去，因此大大减小了电能在输送过程中的损失，使得电能的经济输送距离达到更远。如此一来，发电厂就可以建在远离用电的地方。世界大多数电力经过一系列的变压最终才到达用户那里的。
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变压器的种类和用途
常见变压器的电路符号如下图所示。
1．按工作频率分类
工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz；
中频变压器：工作频率为400Hz或1kHz；
音频变压器：工作频率为20Hz或20kHz；
超音频变压器：20kHz以上，不超过100kHz；
高频变压器：工作频率通常为上kHz至上百kHz以上。
2．按用途分类
电源变压器：用于提供电子设备所需电源的变压器；
音频变压器：用于音频放大电路和音响设备的变压器；
中周变压器：中周变压器（中周）是超外差式收音机和电视机中的重要元件。
行输出变压器：又称逆行程变压器，接在电视机行扫描的输出级。
脉冲变压器：工作在脉冲电路中的变压器，其波形一般为单极性矩形脉冲波。
特种变压器：具有一种特殊功能的变压器，如参量变压器、稳压变压器、超隔离变压器、传输线变压器、漏磁变压器。
开关电源变压器：用于开关电源电路中的变压器。
通信变压器：用于通信网络中起隔直、滤波的变压器。
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变压器结构特点
铁芯和绕组是变压器的最基本组成部分，此外还有一些辅助部件。变压器骨架是线圈与铁芯之间的绝缘物，是线圈绕制过程的托架。骨架有圆形和方形等几种。骨架构成材料有：绝缘纸、胶木板、塑料等。 变压器芯子通常有硅钢片、坡莫合金（导磁合金）、铁氧体等材料制成。
1．高中频变压器的结构
（1）固定磁芯变压器。磁芯变压器由两个以上线圈与固定磁芯组成。磁芯变压器一般为高频变压器，如收音机天线线圈便属于磁芯变压器。
（2）可调磁芯变压器。可调磁芯变压器一般为中频变压器，频率范围从几kHz到几十Hz。它由两组导线绕制在同一芯子上，并在芯子上或芯子里加一个磁帽或磁芯组成。调整磁帽或磁芯便可改变中频变压器电感量大小。因此中频变压器除具有电压、阻抗变换作用外，还具有在某一频率谐振的特性。这种可调磁芯变压器多用于无线电接收机的中频变压器。
2．低频变压器的结构
在两组或多组线圈中插入硅钢片组成低频变压器。因低频变压器芯子中插入了硅钢片，有时又称铁芯变压器。低频变压器可分为电源变压器、耦合变压器、推动变压器以及音频输入变压器、输出变压器等种类。
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变压器的主要参数
1．额定电压和额定电流
（1）初级额定电压通常指变压器一次侧绕组按规定应加上的电压值（U1） ；次级额定电压指初级加上额定电压时，二次侧输出的电压有效值（U2）。若变压器的变压比为：
n=U1 / U2=N1 / N2
（2）额定电流指变压器初级加上额定电压并满负荷工作时，
初级输入电流（I1）和次级的输出电流（I2）。变压器电流关系为：
U1 / U2=I2 / I1
2．变压器的额定容量与效率
变压器额定容量指变压器在额定工作条件下变压器的输出能力。对于大功率变压器，可用次级绕组的额定电压与额定电流的乘积来表示。对于小功率电源变压器而言，由于工作情况不同，初、次级容量应分别计算。
一般来讲，变压器容量越大，其效率越高；变压器容量越小，效率越低。例如10W以下变压器的效率仅为60%～70%，而100W以上变压器的效率高达90%以上。
3．额定频率
额定频率指变压器正常工作的电压频率值。一般情况下额定频率为50Hz。
4．空载电流
当电源变压器次级开路时，初级绕组仍有一定的电流流过，这个电流便是变压器的空载电流。
5．温升
温升指变压器在额定负载下工作到热稳定后，其线包的平均温度与环境温度之差。
6．工作温度等级
根据变压器采用的绝缘材料寿命而规定允许的工作温度，用级别表示。
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