如果铁心不是圆形，变压器可以工作吗？

我正在尝试构建一个将12V AC电源转换为5V AC的变压器。这是我现在拥有的：

我还没有调整线圈比，但是我尝试了一下，只是看看是否会有任何输出，实际上没有任何输出。我测试了铁芯，它是铁磁性的，所以我猜测是因为铁芯的中心是空的（它是一根管子），或者因为螺线管无法对齐并且铁芯必须是圆形的，所以它无法工作。

如果有人可以向我解释该设计有什么问题以及为什么不起作用（或为什么应该如此），我将不胜感激。

铁心不必是圆形的，但必须是封闭的，否则链接的磁通将非常低。

此外，管子为空的事实并不能改善这种情况，因为通量集中在渗透率较高的位置，即在芯中，但在您的情况下，芯的净截面很小。实际上，线圈的大部分截面都充满了空气，空气的渗透性很差。

您不能用一根简单的铁丝将铁心封闭。这将是无效的，因为助焊剂将被限制在导线的较小部分。请记住，磁通量遵循一种称为“ 霍姆金森定律 ”的“磁路欧姆定律” 。

电阻的作用由称为磁阻的量承担，该量与磁通量在其中流动的磁芯的净截面成比例。磁通量类似于电流。因此，一个很小的部分将极大地限制通量。由于电压的作用是由磁通势（MMF）决定的，而磁通势取决于线圈中的电流，因此您可以理解，在初级电流相同且磁通受限于一小部分导线的情况下，磁阻较高，通量将很小，因此次级中的感应电流将很小。

如果尝试在初级线圈中泵入更多电流，结果将是磁芯饱和（强烈的非线性效应），其导磁率将急剧下降，从而使您的尝试无效。

为了在两个线圈之间具有足够的耦合，您需要一个闭合的磁路，该磁路的磁阻非常低。因此，您需要一个截面大致恒定的铁磁材料制成的闭合路径，因为截面的任何变窄都会增加磁阻。

编辑（通过@Asmyldof的有用评论提示）

尽管我在上面解释了为什么您的设置对于电源变压器而言效率不高，并且这种解释仍然有效，但是在处理变压器操作时仍需要注意一些问题。这篇关于变压器的有趣文章有不错的图片，并且更详细地研究了该主题。我将在下面简要指出两个关键方面。

就像我说的那样，要在初级绕组和次级绕组之间实现高耦合，就需要低磁阻和闭合铁心。这需要具有闭合磁路的实心磁芯。相对于您的设置，这将改善情况，但请注意，使用铁磁芯（如铁一样导电）也有其缺点。

首先（对于电源变压器而言非常重要），这是核心功率损耗。如果磁芯由良好的导电材料制成，则会在其横截面中感应出涡流，这将通过焦耳热（如在电阻器中）引起功率损耗。这不是铁心损耗的唯一来源，但对于导电铁心，通常是最重要的。因此，使用实心的铁棒作为变压器铁心，您可能会损失加热铁心本身的大量功率（这就是为什么铁制的铁心不是固态的，它们仍然被“填充”，而是层压的，即由多层绝缘材料制成）。

第二个关键方面是饱和度。如果您将初级电流增加到某个极限，则磁芯会饱和，磁导率会下降，因此磁阻会上升。在这种情况下，具有未完全闭环的核心是有益的。实际上，有时用较小的气隙构建磁芯，即，磁芯形成了几乎闭合的环路，但并不完全。较小的气隙比磁芯的其余部分具有更高的磁阻，因此，它增加了磁芯+间隙的整体磁阻，这似乎很糟糕，但优点是该间隙有助于使磁芯线性化，即限制了饱和的影响。此外，间隙非常小（例如大约一张纸的厚度），这可以防止磁通量分散在铁芯周围的空间中，因此不会使整体耦合变差。

有关变压器的其他有趣链接：

• 变形金刚基础

• 变压器构造

从某种意义上说，它会“工作”，就像其他任何变压器一样，但是由于磁通回路仅被从磁芯一端到另一端的磁场泄漏所封闭，因此它的磁阻会很大，因此会很多效率比您想要的低。通常将其建模为“漏感”。

用次级开路测量初级电感。这称为初级电感。重新测量次级短路，您将看到初级电感略有减小，因为您将“漏电感”与之并联放置。计算漏感将使您能够计算变压器的损耗。

在一个好的变压器中，漏感是初级电感的1％或更小：在您的变压器中，漏感可能是初级电感的10倍或更大。

实际上，如果您在AM收音机中查看铁氧体杆状天线，则会看到多个绕组；这些绕组可能会绕线。它既充当天线，调谐电路又充当变压器。最小的绕组将一小部分能量从调谐电路转移到RF放大器和混频器中。

但这不是用于电源转换的有效变压器。

您可以通过将杆弯曲成“ U”形或更好的形状，将其弯曲成带间隙的圆环来改进它，然后磁通量仅需跳过间隙即可，从而降低了磁阻。随着减小间隙宽度，磁阻减小，漏感也减小，从而提高了变压器的效率。

最好的是完全消除差距

但是，有时会故意留一个小缝隙（由一张纸的厚度设置！），以保持磁通密度降低，以避免磁芯饱和。这通常是在信号变压器中完成的，在信号变压器中，饱和引起的失真是一个问题，而不是在功率转换变压器中。

不，磁性材料不需要形成闭环，但这将使您能够以相同的功率制造更小的变压器。磁场线将始终成环，唯一的问题是您是否提供了易于跟踪的好材料。

但是，您遇到的问题是您使用的是导电芯。金属管充当次级绕组，使次级绕组几乎没有机会拾取任何东西。您已经建立了感应加热器，而不是变压器。

另外，您正在将AC用作主要对象，对吗？变压器只能在交流电上工作。磁场的变化会在次级线圈上感应出电压。

如其他答案中所述，是的，仅在功率传输较差的情况下（以及使用交流电时），它应该可以工作。

实际上，您所拥有的非常接近带有单个次级线圈的LVDT位置传感器。

如果您将一根钢棒卡在管道内部，则可以改变接头并获得变化的输出信号。可以通过使用细的塑料管和占用尽可能多的中心空间的铁条来改善此效果。注意，这不一定会使它成为您所需的更好的变压器，但有意思的是。

从图片中可以看出，线圈彼此相邻放置。这种配置使您在次级绕组上切割的磁通量最少。为了改善耦合，您需要将次级线圈缠绕在初级线圈的顶部。联轴器的“效率”取决于您用作芯子的方式（空气，空心管，实心管等），但是变压器必须起作用！如果在初级上使用200匝，在次级上使用100匝，则输出应为输入电压的1/2。电线的尺寸将决定绕组的电流能力，而不决定电压。