变压器可以看做是由两个或多个电感线圈构成的,是变换交流电压的元器件。它利用电感线圈靠近时的互感原理,将电能或信号从一个电路传向另一个电路。图2-44为变压器的电路图形符号。由图可知,变压器在电路中通常用字母“T”表示。
图2-44 变压器的电路图形符号
常见的变压器有低频变压器(如电源变压器、音频变压器)、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器等,是电子产品中的常用元器件。图2-45为变压器的实物外形。
图2-45 变压器的实物外形
在电路中,变压器的作用是传输交流、隔离直流,并可同时实现电压变换、阻抗变换和相位变换。下面来了解一下变压器在电路中的作用。
如图2-46所示,变压器次级电压的大小取决于次级与初级的圈数比。我们可以将变压器的初级线圈和次级线圈看成是两个电感。当交流220V流过初级线圈时,在初级线圈上就形成了感应电动势,绕制的线圈就产生出交变的磁场,从而使铁心磁化。次级线圈受到初级线圈的感应便也产生与初级线圈变化相同的交变磁场,再根据电磁感应原理,次级线圈便会产生出与初级同频率的交流电压。这就是变压器的变压过程。
图2-46 变压器具有电压变换的功能
空载时,输出电压与输入电压之比等于次级线圈的匝数 N 2 与初级线圈的匝数 N 1 之比,即 U 2 / U 1 = N 2 / N 1 。
变压器的输出电流与输出电压成反比( I 2 / I 1 = N 1 / N 2 ),通常降压变压器输出的电压降低但输出的电流增强了,具有输出强电流的能力。
图2-47为变压器阻抗变换功能的电路图,变压器初级与次级的圈数比不同,耦合过来的阻抗也不同。在数值上,次级阻抗 Z 2 与初级阻抗 Z 1 之比,等于次级圈数 N 2 与初级圈数 N 1 之比的平方。
图2-47 变压器具有阻抗变换的功能
图2-48为变压器在电路中相位变换的功能电路图。由图可知各个绕组线圈的瞬时电压极性,通过改变变压器线圈的接法,可以很方便地将信号的相位倒相。
图2-48 变压器具有相位变换的功能
根据变压器的变压原理,其初级部分的交流电压是通过电磁感应原理“感应”到次级绕组上的,而没有进行实际的电气连接,因而变压器具有电气隔离功能。
图2-49为变压器具有电气隔离的功能。
图2-49 变压器具有电气隔离的功能