1.5　变压器

1.5.1　变压器的基本特性

变压器属于一种感性元器件，单个电感由于自感作用会对电路产生影响，变压器则是由具有互感作用的两个或两个以上的线圈（电感）构成的。如图1-17所示为变压器的图形符号与结构示意图，由初级线圈（也被称为原边或变压器一次侧）、次级线圈（也被称为副边或变压器的二次侧）、磁芯组成，u₁与u₂代表变压器输入与输出电压，n₁与n₂分别代表初级线圈与次级线圈的匝数。

由于各个线圈存在互感作用，因此可以利用变压器这种元器件实现交流信号的耦合、阻抗变换和交流能量的隔离传递。

对于一个理想变压器来说，既不消耗能量，也不存储能量，从初级线圈进入理想变压器的功率全部传输到次级线圈的负载中。当变压器的原线圈接在交流电源上时，磁芯中便产生交变磁通，变压器是通过电流与磁之间转换来传递能量，整个磁芯构成了闭合的磁回路，因此初级线圈与次级线圈通过的磁通链相同，即有

因此有

式中k为初级、次级线圈匝数比，即可以通过k来改变输出电压。而在理想变压器中，输出与输入的功率是相等的，即有

结合式（1-36）与式（1-37）可求得

从上式可以看出，理想变压器初级、次级线圈电流与匝数成反比。在实际应用中，因为通过改变匝数比来将高电压降低到电子电路中可测的电压等级；又因为原边和副边的电压通过电磁传递能量，没有经过导线直接相连，因此起到了隔离保护的作用。

现假设在副边处加上电阻负载R，如图1-18所示。

由欧姆定律可得

通过以上描述可知，可以利用变压器元器件实现交流信号的耦合、电压电流变换、阻抗变换和交流能量隔离传递的作用。

虽然以上内容介绍的是理想变压器，但是其特性对于实际变压器依然适用。只是在能量传递过程中有磁损、铜损等能量的损耗。有

式中，η为变压器的效率，在理想变压器中η=100%。