变压器是什么，变压器铁芯与线圈怎么工作的

【变压器是什么，变压器铁芯与线圈怎么工作的？】

有关变压器的小知识，什么是变压器，初中时就学过，变压器的核心部件是铁芯与线圈，有了这两样东西，才会产生电磁场，那么变压器究竟是什么，变压器是怎么工作的呢，一起来了解下。

一、什么是变压器？

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

在一个闭合的铁芯上绕两个或以上的线圈，当一个线圈通入交流电源时（就是初级线圈），线圈中流过交变电流，这个交变电流在铁芯中产生交变磁场，交变主磁通在初级线圈中产生自身感应电动势，同时另外一个线圈（就是次级线圈）中感应互感电动势。

通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈端电压，实现电压的变换，一般匝数比为1.5：1~2：1。

因为初级和次级线圈直接相连，有跨级漏电的危险。所以不能作行灯变压器。

变压器的小知识：摘自百度百科（https://baike.baidu.com/item/变压器）

变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为：电力变压器和特殊变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。电路符号常用T当作编号的开头.例: T01, T201等。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。它可以变换交流电压、电流和阻抗。最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成，如图所示。

变压器的工作原理

铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗，铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联系，线圈由绝缘铜线（或铝线）绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈（或原线圈），另一个线圈接用电器称为次级线圈（或副线圈）。实际的变压器是很复杂的，不可避免地存在铜损（线圈电阻发热）、铁损（铁心发热）和漏磁（经空气闭合的磁感应线）等，为了简化讨论这里只介绍理想变压器。理想变压器成立的条件是：忽略漏磁通，忽略原、副线圈的电阻，忽略铁心的损耗，忽略空载电流（副线圈开路原线圈线圈中的电流）。例如电力变压器在满载运行时（副线圈输出额定功率）即接近理想变压器情况。

变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时，铁心中便产生交变磁通，交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的，φ也是简谐函数，表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由图可知U1=-e1，U2=e2（原线圈物理量用下角标1表示，副线圈物理量用下角标2表示），其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2，称变压器的变比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k，即变压器原、副线圈电压有效值之比，等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。

进而得出：
U1/U2=N1/N2

在空载电流可以忽略的情况下，有I1/ I2=-N2/N1，即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比，且相位差π。

进而可得
I1/ I2=N2/N1

理想变压器原、副线圈的功率相等P1=P2。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗，其效率为η=P2/P1。电力变压器的效率很高，可达90%以上。

二、变压器的铁芯

变压器铁芯

铁芯是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁芯和绕在其上的线圈组成完整的电磁感应系统。电源变压器传输功率的大小，取决于铁芯的材料和横截面积。

变压器铁心的作用

首先，铁心是整个变压器的机械骨架。

铁心的另一个更重要的作用是，提供磁回路。绕组通电以后产生磁场，磁力线经过铁心构成磁回路，使整个磁路的磁场强度达到最大，避免漏磁损耗。

变压器铁芯的分类

1.高频类：铁粉芯Ferritecore
Ferritecore用于高频变压器它是一种带有尖晶石结晶状结构的陶磁体，此种尖晶石为氧化铁和其它二价的金属化合物.如kFe2O4(k代表其它金属)，目前常使用的金属有锰(Mn)、锌(Zn)、镍(Ni)、镁(Ng)、铜(Cu).

其常用组合如锰锌(MnZn)系列、镍锌(NiZn)系列及镁锌(MgZn)系列.此种材具有高导磁率和阻抗性的物性，其使用频率范围由1kHz到超过200kHz.

2.低频类：硅钢片(LAMINATION)

硅钢片用于低频变压器,其种类很多,按其制作工艺不同可分为A：锻烧(黑片)、N：无锻烧(白片)两种.按其形状不同可分为：EI型、UI型、C型、口型。

口型硅钢片常在功率较大的变压器中使用，它绝缘性能好，易于散热，同时磁路短，主要用于功率大于500~1000W和大功率变压器。由两个C型硅钢片组成一套硅钢片称为CD型硅钢片，用CD型硅钢片制作的电源变压器在截面积相同的条件下，窗口愈越高。

变压器功率越大.于铁芯两侧可以分别安装线圈，因此变压器的线圈匝数可分配在两个线包上，从而使每个线包的平均匝长较短，线圈的铜耗减小.另外如果把要求对称的两个线圈分别绕在两个线包上，可以达到完全对称的效果。由四个C型硅钢片组成一套硅钢片称为ED型硅钢片.ED型硅钢片制成的变压器外形呈扁宽形，在功率相同的条件下ED型变压器比CD型变压器矮些，宽度大些，另外由于线圈安装在硅钢片中间，有外磁路，因此漏磁小，对整体干扰小.但是它所有线圈都绕在一个线包上，线包较厚，故平均匝长较长，铜耗较大。

C型铁芯性能优异所制作之变压器体积小、重量轻、效率高，装配的角度来看，C型硅钢片零件很少，通用性强，因此生产效率高，但是C型硅钢片加工工序较多，作较复杂，需用专用设备制造，因而目前成本还较高。

E型硅钢片又称壳型或日型硅钢片，它的主要优点是初、次级线圈共同一个线架，有较高的窗口占空系数(占空系数Km：铜线净截面积和窗口面积比);硅钢片对绕组形成保护外壳，使绕组不易受到机械伤损伤;同时硅钢片散热面积较大，变压器磁场发散较少.但是它的初次级漏感较大，外来磁场干扰也较大，此外，由于绕组平均周长较长，在同样圈数和铁芯截面积条件下，EI型铁芯的变压器所用的铜线较多。

硅钢片的厚度常用的有0.35mm、0.5mm两种。

硅钢片的组装方式有交叠法和对叠法两种.交叠法是将硅钢片的开口一对一交替地分布在两边，这种叠法比较麻烦，但硅钢片间隙小，磁阻小，有利于增大磁通，因此电源变压器都采用这种方法.对叠法常用于通有直流电流的场合，为避免直流电流引起饱和，硅钢片之间需要留有空隙，因此对叠法将E片和I片各放一边,两者之间的空隙可用纸片来调节。

3.COIL类：分三种类型.

A.TOROID环形铁芯：将O型叠片而成，或由硅钢片卷绕而成.此种铁芯对绕线来说非常不易。

B.RODCORE棒状铁芯。

C.DRUMCORE：鼓形铁芯。

三、变压器的线圈