宋建华

上海宝临电气集团有限公司

0 引言

变压器是电力输送、使用中必不可少的设备，在电力输送系统中，变压器通过大幅度提高电压、减少电流，从而降低大量电路消耗，使远距离输电成为可能；在配电系统中，变压器可以灵活的调节电压以达到配电要求。在我们日常生活和生产中，由于很多电器使用电压不一，而配电站提供的电压比较单一（220/380V）,因而变压器广泛应用于工农业生产，以达到保护电器和发挥电器最佳效能的目的；在电子技术中，变压器经常用来进行电路间的耦合、信号变换和传递、稳压、隔离、阻抗匹配等[1]。

变压器在生活生产中的普遍使用，我们有必要了解它的基本知识，以及在实际生活生产的作用，从而才能更好应用于生产实践。

1 变压器的基本结构及原理

一般变压器主要构件有初级线圈、次级线圈和铁芯，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组为初级线圈，其余的绕组为次级线圈。铁芯的作用是加强两个线圈的磁偶合。为了减少铁内的涡流合磁滞损耗，铁芯由涂漆的硅钢片叠压而成。此外，还有油箱、油枕、呼吸器、散热器、防爆器、绝缘套管等。

变压器是利用电磁感应原理工作。一般情况下，变压器可作为理想原件，即忽略涡流、漏磁等问题，一次、二次绕组电压之比为

K=U1/U2≈E1/E2=N1N2

其中K称为变压器的比变，等于一次、二次线圈的匝数比。电流之比

I1/I2≈N2/N1=1 K

当负载电流确定时，一次电流将按比例确定，匝数越多电流越小，匝数越少电流越大。

2 变压器的分类

为了实现不同的功能和作用，在对电磁感应原理基础，不断地重新设计和改造。变压器的种类越来越广泛，可按不同用途、不同容量、相数、使用方式、调压方式、制造方式、冷却方式、冷却介质、绕组个数等分类。

1)按用途分类：电力变压器、整流变压器、电炉变压器、电抗器、仪用变压器、调压变压器、互感器等。

2)按容量分类：

(1)中小型变压器为电压在35 KV以下，容量在10～6 300 KVA；

(2)大型变压器为电压在63～110 KV，容量在6 300～63 000 KVA；

(3)特大型变压器为电压在220 KV 以上，容量在31 500～36 000 KVA。

3)按相数分类有单相变压器和三相变压器。

4)按使用方式分类有升压变压器和降压变压器。

5)按调压方式分类有无载调压变压器和有载调压变压器。

6)按制造方式分类有心式变压器和壳式变压器。

7)按冷却方式分类有油浸自冷式变压器、油浸风冷式变压器、油浸强迫油循环风冷却式变压器和油浸强迫油循环水冷却式变压器。

8)按冷却介质分类有浸式变压器、干式变压器、充气式变压器、冲胶式变压器和填砂式变压器等。

9)按绕组数量分类：

(1)双绕组变压器有高压绕组和低压绕组变压器；

(2)三绕组变压器有高压绕组、中压绕组和低压绕组的变压器；

(3)自耦电力变压器。自耦电力变压器在于一、二绕组之间，不仅有磁耦联系，而且还有电的联系。采用自耦变压器比采用普通变压器节省材料、降低成本、缩小变压器体积和减轻重量，有利于变压器的运输和安装。

3 变压器的功能

变压器的主要功能为电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离和稳压等。

电压变换包括升压和降压。在日常生活中有多种电压，比如，生活照明电压是220 V，工业安全照明是36 V，工厂用电一般是380 V，手机电池是5 V，PC 机多为几十伏，这些均离不开变压器，输电使用的是电力变压器，有升压变压器，也有降压变压器。对于电子产品使用的是电源变压器，一般是降压变压器。

电流变换。电流互感器是一类特殊的变压器，它将电力系统的大电流变换为小电流，送至控制、测量、保护和自动装置使用，对电力系统起监视和测量的作用。

阻抗变换。变压器的阻抗变换是指变压器的原边阻抗与副边阻抗之比等于原边匝数与副边匝数之比的平方。在电子技术中，可用变压器改变交流阻抗从而实现阻抗匹配，实现最大功率传输。比如，电视天线的阻抗是300 Ω，接电视机的天线输入端为75 Ω，需要用一个磁芯为2∶1 的高频变压器将300 Ω与75 Ω进行阻抗匹配。在早期的广播中，通常采用变压器进行阻抗匹配以保障信号畅通无阻。

隔离。隔离变压器将两相电隔离开，防止触电事故的发生。隔离变压器属于安全电源，一般用于在机器维修保养中起保护、防雷、滤波作用。隔离变压器是一种1∶1 的变压器，初级220 V,次级也是220 V。隔离变压器的次级不与大地相连，减少了各种杂波，因而减少了干扰。隔离变压器通常用于有电子管和工作电压高的电子仪器上，比如电子管扩音器，示波器等，也可以用于维修电源。

稳压。稳压变压器是一种十分实用的变压器，当外界供电网络电压波动或负载变动造成电压波动时能自动保持输出电压的稳定，此外，它与其他形式稳压器相比，还具有容量大、效率高、无波形畸变、电压调节平稳、适用负载广泛、能承受瞬间超载、可连续长期工作等优点，对于用电需求大而经济效益高的工业区来说，稳定电压使电器免受不稳定电源的威胁是必不可少的。

4 常用的变压器

4.1 电力变压器

为电力电路的运转提供某一数值的交流电压有效值的变压器称为电力变压器[2]，电力变压器最常使用的地方是电力系统，在长距离输电时，对于一定的负载消耗功率值，由P=UI，提供电压，则减少电流，线路消耗功率P=I2R，一般线路使用的材料为铝、铜，单位电阻恒定，因而，高压电输电有利于远距离输送电能。由于电器不能直接使用高电压，因此，在输往用户前，一般用降压变压器使电压处于使用电压。一般输电用的变压器属于大型变压器。小型电力变压器常用在电子设备如电视机、家用计算机等设备。电子晶体管通常在低压下工作，因此，使用电子晶体管的设备都需要使用降压变压器。

4.2 耦合变压器

耦合变压器是无线电线路中常用作极间耦合的变压器。电子电路需要大的放大系数时，尤其是在射频接收机和发射机上，通常在放大器之间使用耦合变压器。收音机的中周，输入变压器、输出变压器等都属于耦合变压器。耦合变压器主要用在耦合电路中，其主要具备隔离、阻抗匹配、给交流信号提供通道的作用。

4.3 电源变压器

电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁原件，在电源技术和电力电子技术中广泛应用。一般电源变压器与整流电路一起构成电源适配器，广泛应用于游戏机、语音复读机、笔记本电脑、手机、路由器、随身听等设备中，几乎现有的电子产品或多或少都有它的身影。

5 结束语

各种类型的变压器应用于各类电子设备。在用电设备中，变压器是大多数电器的必备组成部分。变压器在现实生活中起着十分重要的作用，在现今的电器化时代，变压器已成为我们多彩生活中不可或缺的电子设备之一。