变压器是一种电磁装置，用于将一种电压和频率的交流电转换成另一种（或相等）电压和相同频率的交流电。
变压器的设计和功能
以最简单的形式 变压器 有一个绕组数为 W 的初级绕组1 和一个带有 W 的次级2.能量供给初级绕组，负载连接到次级绕组。能量通过电磁感应传递。为了增强电磁耦合，在大多数情况下，绕组放置在一个封闭的铁芯（磁芯）上。
如果交流电压 U1然后是交流电 I1在磁芯中产生相同形状的磁通量 F。该磁通量在次级绕组中感应出 EMF。如果负载连接到次级电路，次级电流 I2.
次级绕组中的电压由匝数比 W 决定1 和 W2:
ü2=U1*(W1/W2)=U1/k，其中 k 变比.
如果 k<1 则 U2>U1，而这样的变压器称为升压变压器。如果 k>1 ，则 U2<>1， 这个 该变压器称为降压变压器.由于变压器的输出功率等于输入功率（减去变压器本身的损耗），我们可以说 Rf=Rin, U1*我1=U2*我2 和我2=我1*k=我1*(W1/W2）。因此，在无损变压器中，输入和输出电压与绕组匝数比成正比。并且电流与该比率成反比。
一台变压器可以有多个不同变比的次级绕组。例如，用于为家用灯泡供电的 220 伏变压器可以有一个次级绕组，例如500 伏为阳极电路供电，6 伏为白炽灯电路供电。在第一种情况下k<1，在第二种情况下k>1。
变压器仅在交流电压下工作 - 为了在次级绕组中发生 EMF，磁通量必须改变。
变压器铁芯类型
在实践中，不仅使用特定形状的芯。根据设备的用途，磁芯可以以不同的方式制造。
核心核心
低频变压器铁芯由具有显着磁性的钢制成。为了减少涡流，芯阵列由彼此电绝缘的各个板组装而成。为了在高频下工作，使用其他材料，例如铁氧体。
上面讨论的芯称为棒芯，由两根棒组成。对于单相变压器，也使用三芯铁芯。它们具有更少的杂散磁通量和更高的效率。在这种情况下，初级和次级绕组都放置在中央磁芯上。
三相变压器也是在三相铁芯上制作的。每相的初级和次级绕组都在其自己的磁芯上。在某些情况下，使用五核内核。绕组的排列方式完全相同，初级和次级各在自己的铁芯上，每侧最外面的两个杆仅用于在某些模式下短路磁通量。
装甲的
单相变压器由铠装铁芯制成——两个线圈都放置在磁芯的中心铁芯上。这种磁芯中的磁通量与三芯设计类似 - 通过侧壁短路。这种情况下的散射通量非常小。
这种设计的优点包括尺寸和重量有所增加，因为绕组可以更密集地填充铁芯窗口，因此在制造低功率变压器时使用铠装铁芯是有利的。其结果也是更短的磁路，从而导致更低的空载损耗。
缺点是更难接近绕组进行检查和维修，以及生产高压绝缘的难度增加。
环形
对于环形磁芯，磁通量完全封闭在磁芯内，几乎没有磁通量耗散。但这些变压器很难绕线，因此很少使用，例如在低功率稳压自耦变压器或抗干扰性很重要的高频设备中。
自耦变压器
在某些情况下，建议使用绕组之间不仅有磁连接而且还有电连接的变压器。也就是说，在升压装置中，初级绕组是次级绕组的一部分，而在降压装置中，次级绕组是初级绕组的一部分。这种设备称为自耦变压器（AT）。
降压自耦变压器不是简单的分压器 - 磁耦合还涉及将能量传输到次级电路。
自耦变压器的优点是：
- 降低损失；
- 平滑调节电压的能力；
- 重量和尺寸更小（自耦变压器更便宜，更容易运输）；
- 由于所需的材料量较少，因此成本较低。
缺点包括两个绕组都需要绝缘，设计用于更高的电压，以及输入和输出之间缺乏电流隔离，这可能会将大气现象的影响从初级电路转移到次级电路。同时，二次回路的元件不能接地。此外，增加的短路电流被认为是 AT 的一个缺点。对于三相自耦变压器，绕组通常采用星形连接，中性点接地，其他连接方案也可以，但过于复杂和繁琐。这也是限制自耦变压器使用的缺点。
变压器应用
变压器提高或降低电压的特性在工业和家庭中得到广泛应用。
电压变换
不同阶段对工业电压等级有不同的要求。由于各种原因，在产生电能时使用高压发电机是无利可图的。这就是为什么水力发电厂使用 6...35 kV 发电机的原因。相反，电力传输需要更高的电压 - 从 110 kV 到 1150 kV，具体取决于距离。然后该电压再次降低到 6...10 kV，分配到本地变电站，从那里降低到 380(220) 伏并到达最终用户。对于家用和工业用电器，它仍必须降低，通常为 3...36 伏。
所有这些操作都是通过 电力变压器.它们可以是干式或油式。在第二种情况下，将带有绕组的铁芯放入装有油的油箱中，油是一种绝缘和冷却介质。
电流隔离
电流隔离提高了电气设备的安全性。如果您不直接从 220 伏为设备供电，其中一根导体接地，而是通过 220/220 伏变压器，电源电压保持不变。但如果大地和二次载流部件同时接触，电流就没有电路流通，触电的风险就会大大降低。
电压测量
在所有电气装置中，必须监测电压水平。如果使用高达 1000 伏的电压等级，则电压表直接连接到带电部件。在 1,000 伏以上的安装中，情况并非如此 - 能够承受此电压的设备过于庞大且在绝缘击穿的情况下不安全。因此，在此类系统中，电压表通过变压器连接到高压导体，具有方便的变比。例如，对于 10 kV 网络，使用 1:100 测量变压器，输出为 100 伏的标准电压。如果初级电压的幅值发生变化，次级电压也会同时发生变化。电压表的刻度通常在初级电压范围内刻度。
变压器是制造和维护相当复杂且昂贵的部件。但是，这些设备在很多领域都是不可或缺的，也别无选择。
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