变压器类型

变压器是电气和电子领域最古老的创新之一，现在已广泛用于几乎所有电气网络电路中。通常，大多数人知道变压器是位于街角的大型笨重设备，会发出随机的嗡嗡声，并经常迸出火花。但是，这并非唯一类型的变压器。无论我们是否意识到，我们都在许多电气设备中重新利用变压器的优点。即使我们的手机或笔记本电脑充电器也包含一个机制完全不同的小型变压器。

在电力系统中，各种变压器用于发电、配电、输电和用电等各种目的。在本文中，我们将讨论所有这些主要类型。在讨论变压器类型之前，让我们先简要讨论一下变压器的定义。

什么是变压器？

变压器主要指设计用于在所需电压水平上传输电能的设备。传输电流通常是交流电（AC）。当需要提高或降低供电电压而不改变电流频率时，变压器主要用于电路之间。换句话说，变压器通常是一种电压控制设备，主要设计用于传输和分配交流电。变压器主要基于两个原理工作，即互感和电磁感应。

变压器的概念最早由迈克尔·法拉第于1831年提出，后来被后来的科学家和学者采纳。设计变压器的主要目的是在产生的高电压和目标设备的低电压消耗之间建立平衡。

变压器的组成部分

就结构而言，了解变压器的基本组成部分是最重要的。变压器的主要组成部分主要包括骨架、铁芯、绕组和绝缘剂。

骨架

骨架是任何变压器的基本组成部分。它主要提供一个卷轴，使我们能够将其绕组缠绕在上面。它还有助于将铁芯固定在固定位置。它通常由耐热塑料材料制成。此外，它还可以带有金属引脚，在需要将其焊接到PCB时，可以使用这些引脚焊接绕组的末端。

核心

铁芯是变压器的另一个重要组成部分，根据要求有不同的形状和尺寸。它主要为变压器上缠绕的绕组提供支撑。此外，铁芯有助于为磁通流动提供低磁阻路径。铁芯的磁特性决定了变压器的电气特性。铁芯的成分通常决定了工作电压、功率、电流等因素。

绕组

绕组是指缠绕在变压器铁芯上的一组导线。通常，用于制造的导线是实心、绝缘的铜线。铜线比其他导线更受欢迎，因为它坚固且细，因此不会因塑料绝缘护套而留下不必要的空隙。此外，铜线的导电性更高，通常可以最大限度地减少损耗。变压器通常有两种类型的绕组，即初级绕组（输入电源电流）和次级绕组（输出电流）。

绝缘剂

变压器中的绝缘与其他任何部件一样重要，因为它主要有助于将缠绕的绕组分开，防止短路。这最终促进了互感。绝缘剂在影响变压器的稳定性和耐用性方面起着关键作用。变压器中可以使用不同的绝缘材料，例如绝缘油、绝缘纸、绝缘胶带、木质层压板等。

变压器类型

变压器在配电、发电网、用电和输电等许多领域都很常见。因此，不同的变压器基于不同的类别；每种类型都有独特的结构、构造方法、功能和应用。但是，它们的类型可以根据以下类别进行广泛分类：

• 基于电压等级
• 基于铁芯使用的介质
• 基于绕组排列
• 基于用途

现在让我们详细了解每种类型。

基于电压等级的变压器分类

变压器有多种设计类型。其中一种设计方法包括如何将线圈初级侧的电压转换为次级侧。这些变压器通常在两侧之间没有电气连接，但独立的线圈通过电磁通量传导电流。

根据电压范围，变压器主要分为以下三种类型：

降压变压器

降压变压器主要用于将初级电压转换为次级线圈上的较低电压。这就是为什么它们被称为降压变压器。电压转换是通过改变两个线圈中的匝数来实现的。降压变压器初级侧的总匝数高于次级侧。这些变压器是电力部门的基本要求之一。这些变压器主要用于电源适配器和手机充电器。

升压变压器

升压变压器与降压变压器正好相反。升压变压器有助于将低初级电压转换为次级线圈上的高电压作为输出；因此，名称为升压变压器。在升压变压器中，次级侧的总匝数高于初级侧。这些变压器主要用于将低电压转换为相对较高的电压的应用，例如逆变器、稳压器等。

隔离变压器

隔离变压器既不升高也不降低初级侧到次级侧的电压。两侧的电压保持不变。在隔离变压器中，初级和次级侧的匝数也相同。这些变压器有助于隔离电压。更具体地说，它们有助于消除从初级侧到次级侧的噪声传输。此外，它们也出于安全原因而使用。

基于铁芯介质的变压器分类

变压器主要通过铁芯介质传导电磁通量，将能量从初级侧传输到次级侧。有不同的材料用作铁芯以实现不同的磁通密度。

根据铁芯材料，变压器主要分为以下几类：

铁芯变压器

铁芯变压器是指铁芯材料为铁的变压器。这些变压器包含缠绕有初级和次级绕组的多个软铁片。由于铁具有优良的磁导性和导电性，铁芯变压器具有较高的磁通耦合。这进一步带来了更高的效率。这些变压器是最常用的变压器之一，重量也较重。

铁氧体磁芯变压器

铁氧体磁芯变压器使用铁氧体作为磁芯材料。铁氧体具有高磁导率。这些变压器主要用于高频应用，因为它们能显着降低此类应用中的损耗，例如开关电源 (SMPS)、射频相关应用等。铁氧体磁芯变压器主要用于电子领域而非电气应用。它们设计有各种形状和尺寸以满足特定目的。

环形磁芯变压器

环形磁芯变压器是指铁芯材料呈环形（toroid）的变压器。铁芯可以用铁氧体或铁制成。简单来说，环形就是简单的环形或甜甜圈状的芯材。环形磁芯是提高电气性能的有效方式。此外，它还提供高电感，而漏感低。除此之外，绕组相对较短，这也降低了变压器的整体重量。

空心变压器

顾名思义，空心变压器没有物理磁芯，磁通耦合完全通过空气进行。在这些变压器中，绕组（初级和次级）缠绕在非磁性带上。交流电被施加到初级线圈，这进一步在其周围产生电磁场。然后，次级线圈进入此磁场。因此，次级线圈感应出磁场，该磁场随后为负载供电。空心变压器基于法拉第感应定律工作。这些变压器主要适用于便携式电子设备。例如，它们通常用于无线充电。初级线圈固定在充电器内部，次级线圈固定在相应的设备内部。

基于绕组排列的变压器分类

根据绕组排列，变压器主要分为以下类型：

自耦变压器

标准变压器具有分开布置的绕组，而自耦变压器则将两个绕组串联连接。此外，中心抽头可以相应地在线圈绕组体上移动。这种移动最终有助于改变次级电压或输出电压与初级电压的关系。这些变压器主要用于需要频繁改变高压线路的配电和输电应用。

基于用途的变压器分类

许多变压器设计用于电气和电子领域的特定目的。这些被称为专用变压器，根据用途用作降压或升压变压器。根据用途，变压器主要分为两个领域：电力领域和电子领域。

电力领域

在电力领域使用的变压器用于处理发电、配电和测量。变压器是该领域的核心部分，有助于实现安全的功率转换和高效的功率输送给最终用户。变压器可以是室内或室外的，但大多数是室外的。下面将讨论一些此类变压器：

• 电力变压器：电力变压器巨大而沉重。这些变压器有助于将能源安全地传输到变电站和公共电力供应。它们充当发电机和主配电网之间的桥梁。电力变压器具有高绝缘水平，因此，它们最适合用于高电压（通常高于 33KV）的电力传输应用。这些变压器的主要概念是将低电压高电流转换为高电压低电流。
  
• 测量变压器：测量变压器通常称为仪表变压器。这些变压器在电力领域充当测量仪器。它们通常有助于隔离初级功率并将电压和电流转换为次级输出的小量。通过这些输出测量，还可以测量实际电力线的相位、电压和电流等电量。
  
• 配电变压器：配电变压器主要将发电厂产生的电力分配到偏远地区或最终用户。这些变压器通常是降压变压器，有助于将高电网电压转换为相应偏远地区可接受的电压。然后，电能进一步分配给工业或家庭使用。这些变压器可以根据转换容量的大小而不同。
  

电子领域

在电子产品中，一些小型变压器可以安装在小型设备内。此外，还有各种小型微型变压器安装在 PCB 上。电子领域中的一些此类变压器包括以下内容：

• 脉冲变压器：脉冲变压器用于生成恒定幅值的电脉冲。这些变压器主要安装在需要隔离环境中脉冲的数字电路上。脉冲变压器有助于隔离初级脉冲，并将其分配到次级电路或数字逻辑门。
  
• 音频输出变压器：音频输出变压器广泛用于通常需要阻抗匹配的基于音频的应用。这些变压器可能有多个初级和次级线圈，可以拆卸或分接。音频输出变压器主要有助于平衡放大器电路及其负载。
  

变压器的应用

虽然变压器有广泛的应用，但以下是一些最常见的应用：

• 在电力工程中，变压器广泛用于将产生的电压（约 11kV）转换为更高的电压，例如 132kV、220kV、400kV 等。这最终节省了将大量电力输送到远处配电点的成本。此外，它还减少了电力损耗的可能性。
• 在配电点，变压器还有助于将极高的电压降低到家庭、办公室等一般用途可接受的安全电压限制。
• 在电子通信中，使用电路变压器执行各种应用。例如，它们有助于阻抗匹配，并允许最大量的功率从输入电路传输到输出设备。
• 变压器广泛用于电视和收音机电路中，用作输入变压器、跨越变压器和输出变压器。在这里，变压器有助于将输入的市电电压（通常约为 240V 或 110V）转换为设备支持的适当电压限制。
• 变压器也广泛用于仪表电路、电话电路、控制电路等。