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变压器只是一对电感器,它们磁耦合以实现它们之间的电磁感应。借助变压器,交换电压能够以较低的老本逐渐升高或升高,而无任何麻烦。升高或升高直流电压须要简单且低廉的电路。这就是为什么即便大多数电子设备应用 DC 进行操作,也应用 AC 来调配电力。电子设备将交流电源转换为直流以施展性能。
变压器具备各种形态,大小和结构。能够按铁心资料,几何形态和构造,电压程度和用处对变压器进行分类。
- 芯结构分类 :叠片铁芯、铁氧体磁芯、铁粉芯、空芯
- 形状构造分类 :螺线管芯、环形磁芯、锅芯
- 电压等级分类 :升压、降压、隔离
- 用处分类 :电力变压器、调压器、电抗器、互感器、专用变压器
一、变压器芯
在制作任何变压器时,制造商都试图在两个电感器之间实现最大的磁耦合。通过应用铁磁资料或铁粉作为磁芯,能够将磁耦合进步很多倍。与空心变压器相比,缠绕在铁磁芯上的一对电感器具备更好的耦合系数。然而,铁磁芯的应用有其本身的局限性。铁磁芯因为磁滞和涡流而具备一些能量损耗,并且还受到载流能力的限度。除了这些限度之外,铁心资料的抉择还限度了变压器的频率范畴。依据应用的铁芯类型,将变压器分类如下
叠层铁变压器 :这些变压器以硅钢为芯材。硅钢也称为变压器铁或简称为铁。硅钢被层压成层,以防止因为涡流和磁滞而造成的损失。涡电流是在磁化时在磁性材料中流动的圆形电流。涡流导致磁芯以热量模式损失能量。磁滞是磁芯承受稳定的磁通量的趋势。因为磁滞和涡流的损耗,这些变压器仅实用于音频范畴内的 60 Hz 频率和其余低频。当频率减少到几千赫兹以上时,铁心的外部损耗会减少到超过可行的极限。
铁氧体磁芯 :铁氧体磁芯具备高磁导率,并且须要较少的线圈匝数。然而,在几兆赫兹以上的频率下,因为涡流和磁滞,这种磁芯开始显示出显著的能量损耗。这就是为什么这些变压器实用于音频频率高达几兆赫兹的频率。
铁芯粉 :与铁氧体芯相比,铁粉还具备较高的磁导率和较低的损耗,这归因于磁滞和涡流。随着频率减少,对高磁导率的需要升高。应用铁粉芯的变压器实用于高达 100 MHz 的极高频率。因为不须要在高于 100 MHz 的极高频率下实现高磁导率,因而空心变压器因其能效更高而更为适合。
空芯变压器 :在空心变压器中,初级线圈和次级线圈都缠绕在抗磁性资料上。这种变压器中的磁耦合通过空气产生。在这样的变压器中,不仅两个线圈的电感都低,而且互感也非常低,因而线圈之间的磁耦合十分小。这些变压器不会因磁滞或涡流而损失能量,并且还可能调节大电流。这种变压器实用于能源效率是首要问题的低压利用,例如配电变压器。这些也实用于 100 兆赫以上的超高 RF 利用。在高射频下,所需的电感值很低,这能够通过空心电感轻松实现。
二、变压器的形态和结构
变压器也能够通过其形态和几何形态进行分类。变压器的形态取决于其结构中应用的电感器的类型及其铁心的形态。任何变压器实质上都是缠绕在同一磁芯上的一对电感器。分类如下:
实用变压器 :公用事业变压器是应用层压铁皮作为芯材的电力变压器。这些铁芯变压器具备各种铁芯形态,例如 E、L、U、I 等,并且体积大而轻便。这些变压器中最罕用的铁心形态是 E 磁芯或 EI 磁芯,因为叠片铁芯的形态为字母“E”并在“E”的闭口端搁置了一根棒以实现构造。线圈通过壳办法或芯办法缠绕在芯上。在壳式办法中,两个线圈都彼此顶部缠绕在“E”的两头条上。这确保了线圈之间的最大磁耦合,但以高的线圈到线圈电容为代价。壳法也限度了变压器的载流能力。在磁芯办法中,一个线圈缠绕在“E”的顶部条上,另一线圈缠绕在底部上。线圈之间的磁耦合仅因为穿过铁芯的磁通量而产生。磁芯办法在很大水平上减小了线圈到线圈的电容,并使其有可能解决高电压。具备 EI 芯且具备壳或芯绕组的公用事业变压器最罕用作 60 Hz 变压器和其余音频变压器。
电磁线圈变压器 :电磁线圈变压器通常用作射频电路的回路天线。这些变压器在圆柱芯(铁氧体或铁粉)上具备高级和次级绕组。线圈彼此缠绕或离开缠绕。在这样的变压器中,高级绕组捕捉无线电信号,而次级绕组则为无线电电路的第一放大器级提供阻抗匹配。这样的变压器在便携式无线电通信设施中曾经十分广泛。
环形铁芯变压器 :环形铁芯变压器的高级和次级绕组都缠绕在环形铁芯上,线圈可能彼此缠绕或离开缠绕。环形磁芯是射频电路中螺线管磁芯的更好代替计划。它们将磁通蕴含在铁芯内,因而,只有线圈已绝缘,这些变压器就能够间接装置而无需任何其余屏蔽。除了没有电磁干扰,环形磁芯每圈线圈还提供更高的电感。因为磁通量依然蕴含在铁芯内,因而环形铁芯变压器在线圈之间具备更好的磁耦合。
罐式磁芯变压器 :罐式磁芯变压器的主绕组和副绕组彼此叠置或彼此相邻。锅芯可提供最高的电感,并具备自屏蔽的显著劣势。锅芯变压器的次要毛病之一是线圈到线圈的电容。因为线圈与线圈之间的电容以及两个线圈的电感异样高,因而锅形铁芯变压器仅实用于低频。在高频下,所需的电感值很低,并且电容电抗必须根本减小。
三、变压器电压程度变压器
最常见的利用是调节交换电压。变压器能够升压,降压或放弃残缺的交换电压程度。这是最简略但最重要的变压器分类。
升压变压器 :在升压变压器中,次级线圈的匝数比初级线圈高。当高级与次级的匝数比小于 1 时,施加到高级的电压将升至次级中的较高电压。因而,这是以次级绕组上较低电流程度为代价的。升压变压器用于稳定器和逆变器,其中须要将较低的交换电压转换为较高的电压。它们还用于电网中,以在调配之前进步交换电压程度。
降压变压器 :在降压变压器中,初级线圈匝数高于次级线圈。当高级与次级绕组的匝数比大于 1 时,次级电压会低于高级电压。降压变压器通常用于电子利用中。电子电路通常须要 5V、6V、9V、12V、18V 或 24V 进行操作。降压变压器通常在电源电路中应用,先于整流器将 120V 或 240V 交流电源降压至所需的低压程度。在配电中,应用降压变压器来升高低压,以向两极供电。这确保了配电的能量效率和老本效益。
隔离变压器 :隔离变压器的高级和次级匝数雷同。因为高级与次级的匝数之比正好为 1,因而两个绕组上的电压电平放弃雷同。这些变压器用于在电子电路之间提供电隔离,或打消从一个电路到另一个电路的噪声传输。隔离变压器须要具备高电感耦合和最小电容耦合。这就是为什么将这些变压器设计为在缠绕在高磁性和自屏蔽铁芯上的独立线圈上具备起码匝数的起因。
隔离变压器还用于连贯均衡和不均衡电路。均衡电路是指能够跨端口任意形式连贯的电路。不均衡电路是指须要以特定形式跨端口连贯的电路。均衡和不均衡负载能够通过将均衡核心的核心抽头接地而通过隔离变压器连贯。如果均衡负载和不均衡负载具备雷同的阻抗,则隔离变压器的匝数比应为 1。如果均衡负载和不均衡负载具备不同的阻抗比,则匝数比应与阻抗比的平方相匹配。
变压器依照用处划分细讲起来比拟多,须要独自成篇分享。变压器的常识就先分享这么多吧。如果感觉内容整顿的还不错,心愿大家多给我点赞反对~