變壓器具有隔離作用（一次側和二次側沒有電的聯絡），一次側和二次側的聯絡是透過磁耦合的，所以呢變壓器是先把一次側的電能轉化為磁能，然後再把磁能轉化為二次側的電能。

既然變壓器的能量傳輸是透過的磁耦合的，那麼變壓器要正常工作首先要就要建立磁場。因為磁場是電流產生的，所以建立磁場需要一個激磁電流（補充一點，這激磁電流就是咱們平時所說的無功功率部分，你看無功功率並不是無用的吧，這裡建立磁場用）。激磁電流的大小等於變壓器二次側空載時一次側電流的大小（激磁電流很小），這個電流越小越好。變壓器負載時，二次側電流產生的磁勢是去磁磁勢。要在次級線圈中產生相同的磁通變化，激勵源應提供抵消去磁磁場電流，並且還要保證與空載相同的磁通變化。沒有相同的磁通變化，次級電壓就不存在。激磁是保證能量傳輸的基礎。所以負載時，一次側電流等於二次側反射到一次側的電流加上激磁電流之和（等效電路圖如下）。理想變壓器可以忽略激磁電流，一次側和二次側的比例關係等於砸比成反比關係。

那麼一次側和二次側電壓什麼關係呢？輸入變壓器的電 流是不斷變化的，那麼磁鏈也是不斷變化的，變壓器繞組間的電壓轉化服從繞組各自的電感電壓方程VP=-NPdΦ/dt 和VS=-NSdΦ/dt ,因為兩個繞組繞在同一磁芯上，所以兩者磁通量Φ相同，磁通變化率dΦ/dt也相同。那麼VS=-NS×(VP/-NP) ,也就是VP/NP=Vs/Ns ，VP等於輸入電壓，可見調整砸比就可以實現升降壓，如下圖所示。

就這樣電生磁，磁生電實現了能量的傳遞和升降壓功能。

變壓器的工作原理其實就是電磁感應

變壓其實是一個“電生磁，磁生電”的過程。根據電磁感應原理，變化的電場可以產生變化的磁場，而變化的磁場又可以產生變化的電場。

應壓器的應用非常廣泛，電網進行遠距離送電進，為了減少損耗，需要透過變壓器把電壓升高，再進行電力輸送。在給手機充電時，我們需要把電網的電壓降壓並轉換為直流電。

我們在上高中的時候就已經學過右手定則（安培定則）了，當電流流過螺線管的時候，就會產生磁場，手指的方向為電流流動的方向，那麼大姆指的方向放是產生的磁場的方向了。這就是“電生磁”的一個過程了。

同樣，磁也可以生電，如果我們把導體放變化的磁場中，導體就會產生感應電流。發電機就是這樣發出電來的，這些實驗我們上高中的時候應該都做過了。

變壓器其實是把兩組線圈繞在由矽鋼片疊成的鐵芯當中，輸入的線圈稱為初級線圈，輸出的線圈稱為次級線圈，兩線圈線是相互獨立的。

變壓器只適用於交流電的變壓，輸入的必須是交流電，輸出也只能得到交流電。當給初線圈線輸入交流電時，透過初級線圈的電流是不斷的交替變化的。所以變壓器的鐵芯變會產生變化的磁場。變化的磁場透過次級線圈，次級線圈就會感應產生變化的電流，這就是我們所說的感應電動勢了。感應電動勢與大小與線圈的線圈成正比，e1/e2=N1/N2，假如我們忽略線圈的內阻，那麼，到的電壓也將與線圈的圈數正比，u1/u2=N1/N2。

所以我們在設計變壓器時，需要根據輸入、輸出電壓的引數來設計不同的線圈匝數比，如果要設計一個升壓變壓器，那麼N2>N1；如果要設計一個降壓的變壓器，那麼N2<N1。

在設計變壓器時，除了要考慮匝數比，還要考慮所用導線的粗細，根據能守恆定律，不考慮能量損耗的情況下，變壓器輸入的功率和輸出功率是相等的，即：P1=u1 x i1=P2= u2 x i2，所以，電壓越高，電流就會越小，如果需要得到較大功率輸出（輸出電流），我就就需要用越大的導線來繞制變壓器。

變壓器的工作原理是什麼?

●變壓器是一種靜止電器，它利用電磁感應原理，把一種電壓等級的交流電變換為同頻率的另一種電壓等級的交流電能。它將兩組或兩組以上的電磁線圈繞組同一個線圈骨架（或鐵芯）上面製成的元器件，被稱之為變壓器。

●透過改變變壓器一次繞組與二次繞組之間的匝數之比，即可改變兩個繞組的電壓比或電流比，以實現電能（訊號）的傳輸分配。變壓器在工作過程中都需要依靠磁通來傳遞或轉換能量，這個磁通稱為主磁通，也叫工作磁通，用φ表示。φ由線圈繞組中的勵磁電流產生。見下圖所示。

●上圖為鐵芯線圈電路示意圖，它們之間存在電磁電轉換關係關係。在電路中正弦電壓作用下，線圈中便有電透過匝數為N 的線圈時會產生磁通勢 iN。由於鐵芯的導磁率遠大於空氣的磁導率，所以絕大部分磁通將沿鐵心而閉合，這部分沿鐵心閉合的磁通稱為主通(工作磁通)，用示φ表示。此外還有極少部分磁通，經過空氣而閉合,這部分磁通稱為漏磁通，用φs表示。這兩部分磁通將分別線上圈中產生感應電動勢即主磁電動勢e 和漏磁電動勢 es。

●大型電力變壓器如下圖所示。

變壓器在電路中的主要作用是降低或提升交變電流的電壓，達到常用電氣裝置的輸入電壓需要。

●變壓器的種類繁多，根據其工作頻率的不同可分為高頻變壓器、中頻變壓囂、低頻變壓器、電力變壓器。

舉例來說，常用的無線電波的高頻變壓器包括接收天線線圈、高頻振盪線圈；而中頻變壓蜀則為在收音機、電視機的中放部分選用；常見的低頻變壓器包括使用（50HZ工頻）的小型電源變壓器、用於音訊範圍內的推動變壓器、阻抗變換的輸出變壓器、線間變壓器、隔離變壓器、自耦變壓器等等。下圖所示為小功率單相交流電源變壓器。

●變壓器的主要特性引數

（1）電壓比（變壓器變比）

變壓器的兩組繞組匝數分別用N1和N2（N1為一次繞組、N2為二次繞組）；在一次繞組上施加一個外加交流電壓，則在二次側繞組上會產生感應電動勢。若N2>N1，則這個感應電動勢比一次繞組上的電壓還要高，此時變壓器則構成升壓變壓囂；

若N2<N1，此變壓器則為降壓變壓器。一、二次繞組的電壓與線圈匝數的關係為U2/U1=N2/N1=K

式中k……匝數比 U1……一次側電壓 U2……二次側電壓。

（2）效率 → 它是指在額定功率下，變壓器的輸出功率與輸入功率之比；

即 η=P2/P1×100％式中的η……變壓器的效率；Pη=P2/P1×100％式中P1……輸入功率；P2……輸出功率。若P2=P1，則η=100％，此時該變壓器無任何損耗產舌；但實際中這種理想的變壓器是不存在的，變壓器傳輸電能時必然產生損耗。且這種損耗主要在於銅損和鐵損。所謂銅損是指變壓器線圈電阻所引起產生的損耗；即電流流經線圈電阻時會產生髮熱，使一部分電能轉換為熱能而白白消耗掉了，因為線圈通常是帶絕緣層的銅線（漆包線）繞制而成，故這一損耗被稱為銅損。

所謂鐵損則包括兩類；一是磁滯損耗，交流電經過變壓器矽鋼片（磁芯）時，其磁力線的方向與大小均會隨之變化，使磁芯內部分子相互摩擦而釋放熱能，造成了一部電能的損耗；二是渦流損耗，交變磁場作用下的變壓器的磁芯會有磁力線穿過，在與磁力線垂直的平面上會產生感應電流，該電流自己自動形成閉合環路（即渦流狀），故稱為渦洗，而因此磁芯存在一定的電阻，故渦流的存在導致了磁芯發熱，造成了一部分電能的損耗。

（3）頻率響應；頻率啊應是音訊變壓器的一項重要指標。由篇幅有限省略掉。

（4）額定電壓；它指變壓器的一次繞組上所允許施加的電壓。

（5）額定功率與額定頻率；額定功率指變壓器在視在功率與電壓下，能夠長期工作且不超過規定溫度時二級輸出的功率；其單位為ⅤA或kⅤA。（而不是W、KW）。

變壓器鐵芯中的磁通密度與頻率有直接關係，所以每種變壓器在設計時必須確定其使用頻率，這一頻率被稱之為額定頻率。

（6）空載電流與空載損耗；若變壓器的二次繞組斷開而一次繞組還有一定的勵磁電流:，則稱這個電流值為空載電流；該引數包括磁化電流（形成磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗而引起）。通常在小型50HZ電源變壓器的空載電流約等於磁化電沅，而其鐵損電流可忽略不計。空載損耗指變壓器二次繞組斷開，在一次側所測出的功率損耗。

（7）絕緣電阻；該引數反映了變壓器各個繞組之間、各繞組與鐵芯之間的絕緣效能；絕緣電阻的大小與變壓器所使用的絕緣材料的效能、溫度高低和潮溼程度等有密切關係。

知足常樂2019.12.14日於上海

變壓器在輸配電系統、電力拖動系統以及電子線路中都是能見的到，變壓器的種類繁多比如有降壓變壓器、升壓變壓器、隔離變壓器、中頻變壓器以及高頻變壓器、開關變壓器、功放中的輸出變壓器等等。這些變壓器雖然擔任著不同的任務，但是它們的工作原理有異曲同工之處，下面和朋友們聊一聊變壓器工作原理這些事。

以上所說的這麼多種類的變壓器其實都離不開電磁學中的電感線圈的互感原理，進行電壓高低變換。只不過有的變壓器根據擔任的任務不同，在製作過程中其工藝上的細節會不一樣，比如我們所說的開關變壓器其磁芯就要採用高頻磁芯。

我們先講一下工頻變壓器的結構，這種變壓器結構比較簡單，它整個部分是由線圈、鐵芯（磁芯）、引腳等幾部分。

我們透過從變壓器的結構來講一下原理：從圖中可以看到給原邊線圈通入交流電壓以後，那麼原邊線圈上就會有交流電流透過，這時候在原邊線圈中就會產生交變的磁場。這個磁場的磁力線幾乎都透過鐵芯，由於副邊的線圈也纏繞在同一個鐵芯上，那麼交變的磁場透過副邊鐵芯時就會在副邊線圈兩端感應出電動勢，這個副邊線圈感應出的電壓一般由副邊的匝數和在一定時間內磁通的變化率是有關係的！由於原邊透過的交流電若是一定的話，那麼磁通變化率就確定了，也就是說它感應出的電動勢只與副邊的匝數有關了。從這個工作過程看輸入的交流電其輸出的也是交流電，變化前後頻率沒改變，只變化了輸出電壓的大小。

由於變壓器的種類多，因此它的應用也廣，大體可以有這幾個方面。

實現電壓的變換，這種變壓器叫電源變壓器，其結構特點是副邊接線端子比較多，我們可以透過轉換開關實現不同電壓的輸出。比如下面所示的那樣，其輸出交流電壓有4種。

另外還有推輓式音訊放大電路中所用的音訊變壓器、中頻放大電路中起到耦合作用的中頻放大電路中、以及高頻調諧電路中所用的高頻變壓器等。

變壓器是一種能改變交流電壓的裝置。將低壓變成高壓或將高壓變成低壓。

在我們的生活中，變壓器不單單用於電力系統，用於不同方面。電爐變壓器可以用來冶煉、電解，整流電壓器也可以用來電解和化工，防爆變壓器和特殊結構的礦用變壓器用於煤礦，電力機車變壓器和船用變壓器用於交通運輸等