变压器绕组比与实际绕组数

变压器的输出电压取决于初级线圈和次级线圈上的绕组数之比，但是实际绕组数对变压器性能有影响吗？

说，我想有1：2的比例，我可以绕10:20或100：200的绕组。

通常，更多的绕组-更大的电阻，电感和成本。绕线更多吗？还是将绕线数保持在绝对最小值？如何确定最小绕组数？

感应磁场与安匝成正比，即电流乘以匝数。电能在铁心中转化为磁能，然后又转化为电能。核心必须足够大以容纳它而不会饱和。对于100 VA的变压器，您要比10 VA的变压器磁性地传递更多的能量。100 VA较大是因为它具有更多匝数以建立更强的磁场，并且还需要更大的磁芯来避免其饱和。

说，我想有1：2的比例，我可以绕10:20或100：200的绕组

回答这个问题有两个原因，Brian在解释基本问题时做得不错，主要问题太少了，但错过了一些微妙之处。另一个原因是指出当前接受的答案中的错误。

忽略次级绕组（以及可能与之相连的任何负载），变压器就变成一个电感器。如果将此电感器跨接在交流电源上，则您希望电感足够高，从而避免从电源中获取大无功电流-如果每个变压器的初级线圈都吸收了10安培的无功电流，那么电力公司将处于武装状态-电网供应系统将崩溃并烧毁！！

但是，还有另一个原因，这与磁芯饱和有关。我在这里仍在说变压器是电感。安培匝数和铁芯尺寸决定了铁芯内部的H场，而安培则取决于电感（和电源电压）。反过来，电感由其他核心参数和匝数决定。

因此，将10匝与100匝进行比较-100匝初级线圈的电感是10匝初级线圈的100倍，这意味着电流（对于固定AC电源）比10匝初级线圈的电流小100倍。

因此，安培数减少了100，而匝数却增加了10，因此，净效应是安培匝数减少了10-这意味着H场减少了10，磁芯饱和的可能性也大大降低。

如果连接次级负载，则初级中的电流将从基本磁化电流增加到更高的电流。电流的这种变化称为次级负载所吸收的初级参考电流。

因此，现在可能还要考虑两组额外的安培匝数-次级安培匝数和由于次级负载而产生的额外初级安培匝数。我之所以说“可能”是因为，实际上我们根本不需要考虑它们-它们在铁心内部完美地抵消了，并且由于负载电流，铁心不再比没有次级负载时饱和。

但是，很多工程师似乎并没有意识到这一点-听起来很不直观，所以我该如何说服不相信的人？请考虑以下4种情况：-

方案1和2涉及将单个初级绕组转换为两个并联绕组。S1的磁化电流为Im，因此S2中的每个绕组为Im / 2。换句话说，紧密耦合的平行导线的行为就像单根导线。有趣的是，每根导线都是S2，现在必须具有两倍的电感，如果将这两根导线重新串联，则原边电感将是S1的4倍-这证明将匝数加倍是原来的两倍。电感。匝数的十倍意味着电感量的一百倍。

S3要求您考虑当S2的一个并联绕组断开时会发生什么-与初级绕组电压相比，该断开绕组上的电压的相位关系是什么？如果您认为它与初级电压反相，那么方案2中发生的事情将引起火灾！

因此，很明显，断开绕组（S3）中的感应电压与初级电压的相位（和大小）相同。

S4应该清楚-将负载连接到隔离绕组，并且在初级线圈中流动的电流与在“新”次级线圈中流动的电流方向相反。

简而言之，这意味着初级绕组中的安培匝数（由于次级负载电流）被次级绕组中的安培匝数完全抵消。

这也意味着需要处理更高负载功率的变压器不会因为铁芯饱和而变大。它做得更大，可以使用更粗的线（铜损更低），并且较粗的线需要更多的空间，因此需要更大的芯线。

对于任何变压器，您都希望将大部分供应的能量转移到负载中，因此您希望在变压器中浪费尽可能少的功率。

但是，您需要在每个半周期中花费一些能量来磁化磁芯，而匝数会影响这样做所需的功率。您可以将此浪费的功率建模为连接在初级线圈上的电感，因此您需要最大化该电感的阻抗以最小化浪费的功率。

而且电感与匝数的平方成正比，因此100匝初级线圈的电感是10匝初级线圈的100倍。

要增加阻抗，您可以做三件事：

1. 增加驱动频率。因此，在开关电源中，您可能只需要10圈，驱动频率为5kHz或更高。
2. 更改变压器铁心的材料或几何形状。（硅钢的E / I叠层大约是50Hz工作的最佳，但是具有较低比电感的铁氧体在较高频率下具有优势）
3. 增加匝数。如果您被硅铁和50Hz所困，这是您唯一的选择，因此大多数电源变压器的初级绕组都有几百匝。