为什么变压器要绕这么多匝？

变压器在次级绕组和初级绕组上都有数百匝，因此每个绕组都使用非常细的铜线。但是，为什么他们不仅在每个绕组上使用较少的匝数并获得相同的电压比？

更重要的是，为什么不使用较少的粗线匝来增加VA？（而不是1000：100匝的22 awg导线，如果不这样做会增加VA，为什么不100：10匝的16 awg导线）

当向变压器的初级绕组施加电压时，即使次级绕组开路，也会有电流流过。该电流量由初级线圈的电感确定。初级线圈必须具有足够高的电感，以保持该电流合理。对于50或60 Hz的电源变压器，此电感非常高，并且绕组中匝数很少，通常无法到达那里。

如果您仅在铁芯上绕1圈，则其电感可能为（例如）1 uH。当您施加两匝时，电感不会翻倍，而是四倍。因此，两圈表示4 uH。“所以呢？” 你可以这样说！

好了，对于给定的交流电压，两匝绕组所消耗的电流是单匝绕组的电流的四分之一。请注意，因为这是了解磁芯饱和度的基础。

是什么导致铁芯饱和（应在很大程度上避免这种情况）？答案是电流和匝数。这称为磁动力，其大小为安培匝数。

因此，在两匝四分之一电流的情况下，安培匝数（磁动力）是单匝绕组的一半。因此，我们可以立即观察到，如果将两匝磁芯带入饱和的“边缘”，则单匝线圈将明显饱和，这是一个大问题。

这就是变压器使用许多初级匝数的根本原因。如果某个变压器具有800匝并且处于饱和点，则大大减少匝数将使铁芯饱和。

您可能会问，当核心饱和时会发生什么。电感开始下降，消耗的电流更多，这将使磁芯更加充分地饱和，您应该看到其走向。

注意，这个答案除了初级绕组外没有考虑其他任何东西。实际上，我们只是在谈论一次磁化电感-仅此一个就可以使磁芯饱和。次级负载电流对铁芯饱和没有影响。

还应注意，高速开关电源中使用的变压器的匝数相对较少。在50 Hz时10亨利的阻抗为3142欧姆，在500 kHz时1 mH的阻抗完全相同。对于单匝自然产生10 uH的磁芯，缠绕1 mH需要10匝（请记住，其匝数在电感公式中为平方）。对于50 Hz的相同核心（当然不可行），10亨利需要1000圈。

如果您有一个用于变压器的铁芯，则其规格之一就是“给定频率时，每1伏一个绕组必须绕多少匝”。一个人不能绕过这一规范，转弯次数更少，而不会产生以下后果

• 效率降低
• 更多不必要的横向电流，只会造成损耗，但对电压转换过程无用

可以通过增加初级绕组的电感来减小横向电流。

匝数/电压规格是以下事实的结果，这些事实都倾向于使线圈电感变小：

• 铁材料的导磁率有限
• 铁芯不能由全铁制成。它分为薄绝缘层，以使铁芯中的涡流保持足够小。绝缘材料占据了空间，与铁隔绝了
• 一个绕组的磁通量部分绕过铁，而另一个绕组
• 横向电流太大会导致铁中的磁饱和。饱和度从根本上降低了磁导率

如何通过增加转弯数来对抗这些？这是因为电感随匝数的平方增加。一个人可以争辩：但是磁化强度（=匝数x电流）也会增长！没错，但是它仅线性增长，因此匝数足够多，最后电感足够高，可以克服缺点。

确实，并非所有缺点。空间有限。因此，更多匝数意味着导线必须更细。这增加了电阻和电阻损耗（=加热）。

变压器的工作原理是通过磁通将能量从一侧传递到另一侧。

两侧均由电感组成，初级电感产生一个磁场，该磁场被感应到次级电感中。

$\Phi$

电感器的电感取决于匝数（在面积或大小旁边）：

参见有关电感的维基百科

通常需要一个较小的变压器，因此匝数多于较大的匝数（简单地说）。

电感必须匹配电源频率。否则，初级绕组现在要么允许足够的电流流过，然后允许磁通电流流过（对于较高的频率），或者更像是短路（对于较低的频率）。两者都不可取。

较低的频率需要较高的电感（=更多匝数或更大铁芯）。这就是为什么开关电源利用了kHz-MHz范围内较高频率的频率时，使用了这么小的变压器，却能够传输比传统变压器更多的功率。

维基百科上有关变压器的文章的引文：

在给定磁通密度下，变压器的EMF随频率增加。^[16]通过以更高的频率工作，变压器可以在物理上更紧凑，因为给定的磁芯能够传输更多的功率而不会达到饱和，并且需要更少的匝数即可达到相同的阻抗。

（强调我的。）

参见维基百科上的频率对变压器的影响

所以，

• 变压器需要传输的功率取决于流经其线圈的电流
• 电线必须传导的电流决定了电线的粗细（取决于电线的尺寸）
• 线圈的大小和匝数决定了电感
• 特定频率下的电感决定了传递能量的能力

结论：您需要使变压器的物理尺寸更大，以减少绕组数量。当减少绕组数时，会降低效率并增加损耗。这通常是不可取的。

铁心中的峰值磁场与每匝的峰值施加电压有关。磁芯面积越大，每匝可以产生更多的电压。

铁芯中的磁场不允许超过某个饱和值，如果超过了饱和值，铁的磁导率就会下降，变压器必须吸收更多数量级的电流以保持磁化强度。因此，这严格限制了每匝可以支持的伏特数，从而为任何绕组提供了最少的匝数。

对于典型的小型（50 VA，ish？）环形磁芯，我必须要处理，磁芯横截面为25 mm x 13 mm。如果我以50 Hz的磁通峰值在±1.8 T上运行磁芯，则每匝将产生约170 mV的峰值。因此，一个12 Vrms的绕组将需要100匝，而240 V的电源绕组将需要2000匝。

如果我使用铁轨的横截面面积为130 mm x 250 mm的铁芯，则单匝可以得到12 Vrms，而且变压器也相当笨拙。

您的基本前提是错误的，因此无法真正回答问题。

变压器的输入和输出电压和电流种类很多。有些使用多匝细线（高电压，低电流）。有些使用几匝粗线（低压，大电流）。

因此，“为什么他们不...”的答案是“他们愿意”（在适当的时候）。

对于那些不喜欢这个答案的人

我看到这个答案得到了许多反对意见，而且赞成人数也差不多。显然这是有争议的。有些人认为它质量低下，尤其是在其他人在评论中推测出OP的真实含义之后。

尽管其他人认为 OP的含义是什么，但他以一个错误的前提开始，即前提是变压器的一次绕组和二次绕组都具有100匝的匝数，并且始终使用“细”铜线。这听起来像是“为什么每个人都不以另一种明显的方式来做”的反问。

这就是我的回答。这是对上述问题的正确答案。也许这不是什么OP 的意思问。也许是。请注意，OP尚未回来提供任何澄清或完全编辑问题。

更好的问题应该是较少的粗线匝与较多的细线匝之间的权衡。如果不先作出判断或不以错误的前提为前提就恭敬地问，那将得到一个截然不同的答案。但是，这再次是实际要问的问题，甚至甚至不是OP的含义。

即使OP确实回来了并且改变了问题，我也会让这个答案作为提醒，以正确，明确地提出问题，并且不要以错误的假设作为事实开始。