压电变压器材料、工作原理及其应用举例
压电材料、原理、应用
前景和未来发展趋势
随着科技的不断进步，压电材料的应用前景广阔。未来的发展方向包括更高 灵敏度的传感器、更小尺寸的压电材料和更多创新的应用领域。
常见的压电材料
压电陶瓷
如铅锆钛酸钡陶瓷，具有良好的压电性能和稳定性。
压电聚合物
如聚乙烯偏氟乙烯，具有高灵敏度和柔性。
压电单晶
如石英和锂钽酸铌，具有优异的压电性能和热稳定性。
压电材料在传感器中的应用
1
压力传感器
利用压电材料的压电效应测量压力变
加速度传感器
2
化，广泛应用于工业、医疗和汽车领 域。
通过压材料的压电效应测量物体的
水下声纳
利用压电材料的压电效应发射 和接收声波，用于水下通信、 探测和导航。
压电材料在电子器件中的应用
压电陶瓷谐振器
利用压电材料的谐振特性产生稳定的频率，用于振荡电路和时钟系统。
压电陶瓷变压器
利用压电材料的能量转换特性实现高效率的电能转换和传输。
压电陶瓷马达
通过控制电压和频率实现精确的机械运动，用于精密定位和控制。
加速度，用于惯性导航、运动检测和
震动监测。
3
应变传感器
利用压电材料的压电效应测量结构物 的应变，用于结构健康监测和材料疲 劳性能评估。
压电材料在声波和超声波领域的应用
超声波成像
声波发生器
利用压电材料的压电效应产生 和接收超声波，用于医学成像、 材料检测和非破坏性测试。
通过施加电压激励压电材料， 产生声波用于通信、测距和声 音发生。
压电材料、原理、应用
压电材料可以通过压电效应将机械能转换为电能，或者将电能转换为机械能。 它们在各种领域中发挥着重要作用。
压电材料的定义
压电材料、原理、应用精讲
z
x
y
o
01
PART ONE
石英晶体 (a) 晶体外形； (b) 切割方向； (c) 晶片
d11——x方向受力,x方向产生电量的压电系数
若从晶体上沿y方向切下一块晶片，当沿电轴x方向施加作用力Fx时，在与电轴x垂直的平面上将产生电荷， 其大小为
若在同一切片上，沿机械轴y方向施加作用力Fy，则仍在与x轴垂直的平面上产生电荷qx，其大小为
32种点群中，21种点群没有对称中心，其中20种点群具有压电效应，其中只有10种点群具有热释电效应及自发极化，而其中具有电滞回线的才是铁电体。
自发极化
所谓自发极化就是在自然条件下晶体的某些分子正负电荷中心不重合，形成一个固有的偶极矩，在垂直极轴的两个端面上就会造成大小相等、符号相反的面束缚电荷。
薄圆片径向振动
Np=fr×D
薄板厚度伸缩振动
Nt=fr×t
细长棒K33振动
N33=fr×l
薄板切变K15振动
N15=fr×lt
D为圆片的直径
t为薄板的厚度
l为棒的长度
lt为薄板的厚度
6.2.2 压电材料简要发展历史
02
1880 年，居里兄弟发现了石英晶体存在压电效应后使得压电学成为现代科学与技术的一个新兴领域。
2、机电耦合系数Kp
ห้องสมุดไป่ตู้
01
伸缩振动：极化方向与电场方向平行时产生的振动。
02
包括长度伸缩振动、厚度伸缩振动。
03
切变振动：极化方向与电场方向垂直时产生的振动。
04
包括平面切变振动、厚度切变振动。
05
纵向效应：弹性波传播方向与极化轴平行。
06
横向效应：弹性波传播方向与极化轴垂直。
变压器工作原理与应用
变压器工作原理与应用变压器是一种电气设备，它通过电磁感应原理来变换交流电压和电流。
它由一个磁性材料的铁芯和绕在铁芯上的两组线圈（称为一次线圈和二次线圈）构成。
一次线圈与电源相连，二次线圈与负载相连。
变压器的工作原理：变压器的工作原理基于两个基本原理：法拉第电磁感应定律和线圈的自感。
法拉第电磁感应定律指出，当一个线圈中的磁通量发生变化时，线圈中会产生感应电动势。
线圈的自感是指，当通过一个线圈的电流改变时，线圈会产生与电流变化方向相反的感应电动势。
在变压器中，一次线圈与交流电源相连，当电源输入电流时，电流会产生磁场。
这个磁场穿过铁芯，并进入二次线圈。
因为铁芯是一个磁导体，它能够加强磁场的作用。
在二次线圈中，磁场通过线圈的变化，产生了感应电动势。
如果有负载连接在二次线圈上，感应电动势将驱动电流流过负载。
根据法拉第电磁感应定律，变压器的输入电压和输出电压之间的比例取决于一次线圈和二次线圈的匝数比。
如果一次线圈匝数较高，而二次线圈的匝数较低，输出电压将比输入电压小，也就是所谓的降压变压器。
相反，如果一次线圈的匝数较低，而二次线圈的匝数较高，输出电压将比输入电压大，这是升压变压器。
通过改变线圈的匝数比，我们可以根据不同的需求来选择适当的变压器。
变压器的应用：变压器在电力传输和电能转换中发挥着重要的作用。
下面是一些主要应用领域：1.电力输配：变压器广泛应用于电力输配系统中。
在电网中，高电压用于长距离输电，而低电压用于家庭和工业用电。
变压器通过改变输配系统中的电压，从而实现电能的传输和分配。
2.电力变换：变压器也在电力变换系统中发挥关键作用。
例如，发电厂中的发电机会产生高压交流电，这些电能需要转换为适合输电和使用的低压交流电。
变压器被用于这个过程。
3.焊接和充电：在一些焊接和充电系统中，需要较高的电压和电流来提供足够的能量。
这时可以使用升压变压器，将输入电压升高到所需的级别。
4.电子设备：在一些电子设备中，如电视机、计算机和音响系统中，需要稳定的低电压供电。
变压器技术、原理和产品使用说明
变压器技术、原理和产品使用说明嘿，朋友！今天咱们来好好唠唠变压器这个超酷的东西。
变压器啊，那可是电力系统里的大明星。
我有个朋友叫小李，他刚开始接触电力知识的时候，对变压器那是一头雾水。
他就问我：“这变压器到底是个啥玩意儿，咋就能把电变来变去的呢？”我当时就特兴奋地跟他讲起来。
变压器的原理其实就像是一个魔法盒。
你看，变压器有两个线圈，一个叫初级线圈，一个叫次级线圈。
这就好比是两条不同的道路，电流就像是在路上跑的小汽车。
当初级线圈里有交流电通过的时候，就会产生一个磁场，这个磁场啊，就像是一阵无形的风。
这阵“风”呢，会吹到次级线圈上，然后次级线圈就会产生感应电动势，这就有了电。
简单吧？就像你在这边摇一个铃铛，铃铛的声音能让另一个铃铛也跟着响起来一样神奇。
那变压器的技术可就复杂多啦。
我认识一个老师傅，在变压器厂干了几十年。
他跟我说，制造变压器就像是精心打造一件艺术品。
从选择铁芯材料开始，就必须得挑那种导磁性能特别好的，就像我们挑水果得挑最甜最大的一样。
铁芯的形状和结构也很有讲究，要是设计不好，就像盖房子地基没打好，整个变压器的性能都会大打折扣。
然后是线圈的绕制，那得一层一层、整整齐齐的，不然就像一团乱麻，电流在里面跑都会迷路呢。
咱们再说说不同类型的变压器产品。
有一种叫配电变压器，这可是我们日常生活中经常能见到的。
小区里啊，电线杆子上那个方方正正的大铁盒子，很可能就是配电变压器。
它的任务就是把从变电站送来的高压电变成我们家里能用的220伏电。
我记得有一次，小区停电了，大家都在楼下焦急地等着。
维修师傅来了之后，就直接奔向那个配电变压器。
他检查的时候还嘟囔着：“这小家伙可不能出问题啊，不然大家都没法过日子咯。
”还有一种是电力变压器，这可就是个大家伙了，一般在变电站里。
它们承担着把发电厂发出来的电进行升压或者降压的重任。
你可以想象一下，如果没有电力变压器，发电厂发出来的电怎么能顺利地送到千里之外的城市呢？那简直就是不可能的事儿。
变压器结构、工作原理和功能
变压器结构、工作原理和功能标题：变压器结构、工作原理和功能引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，它通过改变交流电的电压大小，实现电能的传输和分配。
本文将详细介绍变压器的结构、工作原理和功能。
一、变压器的结构1.1 主要构件：变压器主要由铁芯、绕组和外壳组成。
1.2 铁芯：铁芯是变压器的核心部件，通常由硅钢片叠压而成，具有良好的导磁性能和低损耗特性。
1.3 绕组：绕组是变压器的导电部件，分为高压绕组和低压绕组，通过绕制在铁芯上实现电能的传输。
二、变压器的工作原理2.1 磁感应定律：变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律，当通过主绕组的交流电流变化时，会在铁芯中产生交变磁场。
2.2 互感定律：根据互感定律，当磁场通过铁芯时，会感应出次级绕组中的电动势，从而实现电能的传输和变压。
2.3 工作频率：变压器的工作频率通常为50Hz或者60Hz，这是因为交流电力系统的标准频率为这两个值。
三、变压器的功能3.1 电压变换：变压器可以将高电压变换为低电压，或者将低电压变换为高电压，以满足不同电气设备的需求。
3.2 电能传输：变压器通过电能的传输，将发电厂产生的高压电能传输到用户终端，实现电力供应。
3.3 电力分配：变压器在电力系统中起到电力分配的作用，将电能分配到不同的用电设备，以满足各个区域的用电需求。
四、变压器的类型4.1 功率变压器：用于大功率电能传输和分配，常见于电力系统中的变电站。
4.2 隔离变压器：用于隔离电力系统中的高压和低压，以保证安全和稳定的电力供应。
4.3 自耦变压器：自耦变压器是一种特殊类型的变压器，主绕组和次级绕组共用一部份线圈，常见于电子设备中。
五、变压器的应用领域5.1 发电厂：变压器用于将发机电产生的高压电能变换为输送到电网的中压或者低压电能。
5.2 工业领域：变压器用于工业设备的电能供应，满足不同设备对电压的要求。
5.3 住宅和商业建造：变压器用于将电网的中压或者低压电能变换为适合住宅和商业建造用电设备的电压。
变压器的原理和应用
变压器的原理和应用1. 引言变压器是电力系统中常见的重要设备，它通过改变交流电的电压和电流，实现电力输送和电能转换。
本文将介绍变压器的原理和应用。
2. 变压器的基本原理变压器基于电磁感应原理工作，由两个或多个线圈（称为初级线圈和次级线圈）组成。
当变压器的初级线圈通电时，它会产生一个交变磁场。
这个交变磁场穿过次级线圈，从而在次级线圈中感应出电压。
3. 变压器的工作原理变压器的工作基于电磁感应原理和电能守恒定律。
当初级线圈通电时，它在铁心（通常由铁芯材料制成）中产生磁通量。
这个磁通量通过次级线圈，根据电磁感应原理，会在次级线圈中产生电动势。
电动势的大小取决于两个线圈的匝数比例和输入电压。
通过调整线圈的匝数比例，可以改变变压器的变比，从而改变输出电压。
4. 变压器的种类变压器可以根据用途和结构分为多种类型，常见的几种类型包括： - 电力变压器：用于电力系统中的电能输送和变压变流。
- 隔离变压器：用于隔离电路，保护人员和设备安全。
- 自耦变压器：与普通变压器类似，但同一铁芯上有共用的一部分线圈，用于特定应用。
- 反应器：用于控制电流和抑制谐波。
5. 变压器的应用变压器在电力系统中有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：- 电力输送：变压器将高压电能从发电厂输送到变电站，再通过降压变压器将电能分配给用户。
- 电力配电：变压器将电能从变电站传送到家庭和企业，以满足不同电压需求。
-电力变换：通过变压器可以将交流电能转换为直流电能，用于电子设备的供电。
-电力调控：变压器可以在电力系统中用于调整电压和电流的稳定性。
- 化工工业：变压器用于供应设备的电能，如电机和照明。
6. 变压器的优缺点•优点：–变压器是高效的电能转换设备，能够实现电能的高效输送和变换。
–变压器具有较长的使用寿命和较少的维护需求。
–变压器结构简单，体积小巧，安装方便。
•缺点：–变压器的制造成本较高，需要考虑材料成本和制造工艺。
–变压器需要进行冷却，以防止温度过高。
变压器的工作原理及应用
变压器的工作原理及应用变压器是一种用来改变电力中的电压和电流的电气设备，它通过电磁感应原理，将输入电路中的交流电能，经过磁场的作用转化为输出电路中所需的电压和电流。
在本文中，我将详细介绍变压器的工作原理以及它在各个领域的应用。
一、工作原理变压器主要由两个线圈（即初级线圈和次级线圈）以及一个磁性铁芯组成。
当交流电通过主线圈（初级线圈）时，产生一个变化的磁场。
这个磁场穿过磁性铁芯并作用于次级线圈，从而在次级线圈中产生电压。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量变化时，会在线圈中产生感应电动势。
根据这个原理，变压器可以实现电压的升高或降低。
当初级线圈的匝数较多时，根据匝数的比例关系，次级线圈中的电压将会升高。
相反，当初级线圈的匝数较少时，次级线圈的电压将会降低。
这种通过变压器改变电压的方式，被广泛应用于电力系统、电子设备以及各个工业领域。
二、应用领域1. 电力系统：变压器是电力系统中最常见的设备之一。
它用于将发电厂产生的高电压转换为输送和分配所需的低电压。
这样可以减少能量传输中的能量损耗，并保证电力系统的安全稳定运行。
2. 电子设备：变压器在电子设备中被广泛应用。
例如，充电器和适配器中常常包含变压器，用于改变交流电到直流电的电压。
同时，变压器还用于隔离电路和稳压电源，保护电子设备的稳定工作。
3. 工业应用：变压器在工业领域中有广泛应用。
例如，变压器被用于电焊机、电力变频器、UPS电源等设备中，用于改变电压和电流，以满足不同的工作需求。
4. 交通运输：变压器在交通运输领域也有重要应用。
列车、电车和地铁系统中使用变压器将供电系统产生的高电压转换为适合车辆使用的电压。
5. 新能源领域：随着可再生能源的快速发展，变压器在太阳能、风能等领域也有广泛应用。
它们用于将可再生能源发电设备产生的电能转换为适用于电网的电压和频率。
以上仅为变压器的一些应用领域，实际上，变压器在各个领域的应用还远不止于此。
正是因为变压器具有可靠、高效和经济的特点，使得它成为现代电力传输和能源转换的重要组成部分。
变压器的原理与应用实例
变压器的原理与应用实例1. 变压器的原理变压器是一种电气设备，它通过电磁感应的原理来改变交流电压的大小。
变压器由至少两个线圈组成，分别是主线圈和副线圈。
主线圈通常被称为原线圈，而副线圈则被称为次线圈。
变压器的原理是基于法拉第电磁感应定律。
当原线圈中的电流发生变化时，会产生一个变化的磁场。
这个磁场穿过次线圈，并引起次线圈中的电流发生变化。
根据法拉第电磁感应定律，这个变化的磁场会在次线圈中产生感应电动势，从而产生电流。
根据这一原理，变压器可以实现改变交流电压的功能。
当原线圈中的电流和次线圈中的线圈数比例不同时，变压器可以实现升压（变压比大于1）或降压（变压比小于1）的效果。
2. 变压器的应用实例2.1 电能传输变压器在电能传输方面有着广泛的应用。
电网通常采用高压输电，因为高压能够减小输电线路的损耗。
而变压器能够将高压电能转换为低压电能，使其能够在城市和家庭中安全使用。
通过将高压输电线路与低压配电系统连接的变压器，将输电线路的高压电能转变为适合家庭和企业使用的低压电能。
2.2 电子设备变压器在电子设备中也有着重要的应用。
大部分电子设备都需要使用直流电源进行供电，而变压器可以将交流电转换为直流电。
这是通过使用变压器将交流电转换为特定电压和频率的交流电，然后将其输入到整流器中，由整流器将交流转换为直流电供电给电子设备。
2.3 可变变压器可变变压器是一种特殊的变压器，它可以根据需要调整其变压比。
可变变压器通常使用手动或电动的方式进行调节。
这种变压器的应用非常广泛，例如在实验室、电力系统和电子设备中。
2.4 电压稳定器电压稳定器是一种特殊的变压器，它可以将输入的不稳定电压转换为稳定的电压输出。
电压稳定器一般用于电力系统中，可以使电力系统中的设备能够在电压波动较大的情况下正常工作。
2.5 电弧炉电弧炉是一种重要的工业设备，它使用电弧产生高温来进行金属的熔炼和加工。
这种设备需要大量的电能来产生强大的电弧。
变压器在电弧炉中起到了关键的作用，它能够将输入的低电压转换为高电压，以满足电弧炉对电能的要求。
变压器的基本原理和应用
变压器的基本原理和应用变压器是一种用于转换电压和电流的重要电气设备，它在各个领域都有广泛的应用。
本文将介绍变压器的基本工作原理、构造以及它在电力系统、电子设备和工业制造等方面的应用。
一、基本工作原理变压器的基本工作原理是利用电磁感应的原理，通过互感作用来实现电压或电流的转换。
变压器由铁芯和线圈构成，线圈分为一次线圈和二次线圈。
一次线圈通电时，会在铁芯中形成磁场，而这个磁场会感应出一次线圈和二次线圈中的电动势，进而使电能由一次线圈传递到二次线圈。
二、构造与类型1. 构造: 变压器由铁芯、一次线圈和二次线圈组成。
铁芯通常采用硅钢片制成，可以减少涡流损耗和铁损耗。
一次线圈和二次线圈由绝缘导线绕制而成，它们的匝数决定了变压器的变比。
2. 类型: 变压器根据用途和结构可以分为多种类型，比如电力变压器、配电变压器、电焊机用变压器等。
根据变压器的冷却方式，还可以分为自然冷却和强制冷却两种类型。
三、电力系统中的应用在电力系统中，变压器起到了重要的作用。
它通常用于调节电网中的电压水平，将高压输电线路上的电能转换为低压适用于家庭和企业使用的电能。
此外，变压器还可用于实现电网之间的电能互联，以及电能的长距离传输。
四、电子设备中的应用在电子设备中，变压器也是不可或缺的组成部分。
例如，手机充电器中的插头部分就配备了一个变压器，它可以将市电的高压变成适合手机充电的低压。
另外，各种电子产品的电源模块中也会使用到变压器，用于实现电压的转换和稳定。
五、工业制造中的应用在工业制造中，变压器也有广泛的应用。
例如，在焊接工艺中，变压器可以提供所需的电流和电压来驱动焊接设备。
此外，变压器还可以在电力电子设备中用于电源变换、隔离和稳压，以满足各种工业设备对电能的需求。
六、总结变压器作为一种重要的电气设备，在电力系统、电子设备和工业制造方面都有广泛的应用。
了解变压器的基本原理和构造，可以更好地理解它的工作原理和应用领域。
通过合理的设计和使用，变压器可以高效、稳定地转换和传输电能，为各个领域提供可靠的电力支持。
压电陶瓷变压器基本工作原理及特点
独石（多层）压电陶瓷变压器基本工作原理及特点在现代，压电陶瓷制品对我们并不陌生。
正压电效应的应用主要用于燃气点火器，如燃气灶．燃气打火机等的点火系统。
基本工作原理为：由外力压缩一个弹簧，压到顶点后释放，弹簧力推动一个重锤打击压电陶瓷柱产生一数千伏的高压火花，点燃可燃气体。
逆压电效应的应用主要用于压电蜂鸣器，例如音乐贺卡、门铃．寻呼机．移动电话机振铃等。
基本工作原理为：当在压电陶瓷片上施加一交变电场时，压电陶瓷片产生一相对应的形变即振动，当振动频率在音频波段内时就会发出对应的音响。
应用此特性配合机械谐振原理还大量用于制造谐振器、选频器、延迟线、滤波器等电子组件。
压电陶瓷变压器的基本构成则是将一压电蜂鸣器的应用与一压电点火器的应用组合起来，组成压电谐振子。
在蜂鸣器的一端（称为驱动端）输入一个与压电变压器谐振频率一致的正弦交变电压，压电谐振子产生振动，传导至点火器的一端（称为发电端），产生连续的正弦波电压，视乎于压电变压器的结构特征，可以是输入低电压、输出高电压（升压型），也可以是输入高电压、输出低电压（降压型）。
若在高频驱动电压上通过调制解调器加入低频调制，则可实现信号传输。
压电陶瓷变压器的基本结构形式如图（一）所示压电陶瓷是一种脆性材料，为保障其机械强度，压电变压器必须有一定的厚度，上述变压器的驱动电压就受到了相当的限制。
为此独石（多层）压电陶瓷变压器项目应运而生。
独石（多层）压电陶瓷变压器的基本结构形式如图（二）所示。
采用了独石（多层）结构后每一单层厚度和层数均可调，驱动电压不再受到限制，因而可以使压电变压器无论处在何种驱动电压下都能工作在最佳状态。
此项目的核心技术为亚微米低温烧结压电陶瓷材料、内电极共烧技术，极化处理技术及结构设计。
独石（多层）压电陶瓷变压器制备的工艺流程为工艺流程中所采用的通用及专用设备国内均可解决。
变压器基本原理及应用介绍
变压器基本原理及应用介绍变压器是电力系统中常用的一种电气设备，用来改变交流电的电压和电流的一种传输装置。
变压器的基本原理是利用电磁感应定律，在二次线圈中感应出电动势，从而改变电压和电流的大小。
变压器主要由铁心和绕组组成。
铁心由硅钢片叠压而成，用于提高磁通的传导性能。
绕组分为一次绕组和二次绕组，一次绕组接通交流电源，通过电磁感应作用，在二次绕组中感应出电动势。
变压器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和能量守恒定律。
当电源接通时，一次绕组中的交流电流会产生交变的磁通，这个交变的磁通会在铁心中产生交变的磁场。
磁场经过铁心传递到二次绕组，再由二次绕组产生电动势，这个电动势的大小与绕组的匝数成正比。
在变压器中，一次绕组的匝数要多于二次绕组的匝数，这样就实现了电压的升高。
反之，如果一次绕组的匝数少于二次绕组的匝数，就实现了电压的降低。
变压器根据主要应用分为电力变压器和配电变压器。
电力变压器广泛应用于电力系统的输变电过程中，用于将发电厂产生的高电压输送到城市的变电站，再由变电站进行变压操作，降低电压之后供给给居民和工业用户。
配电变压器则主要用于城市和乡村的配电系统中，将电源输入变为适合用户使用的电压。
此外，变压器还被广泛应用于电子设备、通信系统、雷达、发电机控制等领域。
变压器具有变换电压、降低线路功率损耗、提高电能质量等优点。
通过变压器，可以实现电能的远距离传输。
在电力系统中，高压输电可以减小线路的电流，从而减小线路的损耗。
同时，变压器还能提高电能的质量，例如电压的稳定性和电流的均匀性。
此外，变压器还具有隔离电路的作用。
它将一次绕组和二次绕组相互隔离，避免了电网中的电压和频率波动对用户的影响，保护了电器设备的安全性和稳定性。
总之，变压器是电力系统中非常重要的一种设备，它能够实现电压和电流的变换，将电能从发电站输送到用户处。
通过变压器，能够提高电能的传输效率和质量，同时保护电器设备的安全运行。
在电力系统和电子设备中都得到了广泛的应用。
压电陶瓷变压器及其应用
压电陶瓷变压器及其应用压电陶瓷变压器是用铁电陶瓷材料经烧结和高压极化等工艺制成的一种新型电子变压器，其结构和工作原理与电磁绕线式等传统变压器是截然不同的。
人们对压电陶瓷变压器的研究始于20世纪50年代中后期。
美国的Rosen于1956年阐述了压电陶瓷变压器的基本原理，并制备出长条形单片压电陶瓷变压器。
由于当时的这种变压器采用的是压电性能差和居里温度低的钛酸钡（BaTiO3）材料，功率太小，成本也太高，并且工艺不成熟，因而未能引起人们的重视。
在20世纪60年代到70年代初，关于压电陶瓷材料的研究取得了一些进展，在70年代压电陶瓷变压器发展成为一种新型的电子陶瓷变压器，并在80年代被推广应用到电视机、雷达终端显示器等的高压电源领域。
这一时期，人们对与压电陶瓷变压器相关的最熟悉的产品就是压电陶瓷蜂鸣器和点火棒。
进入90年代中期后，随着信息产业的迅猛发展及电子产品朝轻、薄、短、小方向发展的趋势，使得压电陶瓷变压器技术与产业得到长足进步和发展。
1、压电陶瓷变压器的结构与工作原理压电变压器的工作原理基于压电材料的压电效应。
压电效应是法国的P?Curie和J?Curie兄弟在1880年研究铁电性和晶体对称性的关系时发现的一种物理现象。
除了单晶体外，压电陶瓷多晶体和某些非晶固体等也具有压电效应。
压电效应分正和逆两种类型。
正压电效应是指在压电体上加一个机械应力时，会使压电体极化并在一定的表面形成电荷的效应。
压电陶瓷棒就是利用正压电效应工作的，给压电棒加上机械压力，在点火棒两端即有高压产生。
逆压电效应是指在压电体上有一个外加电场时，晶体会发生形变和振动，这一现象就是逆压电效应。
压电陶瓷蜂鸣器就是利用逆压电效应工作的，给压电陶瓷片加上电压信号，将会使陶瓷片振动并发出声音。
压电陶瓷变压器是利用同一压电陶瓷并同时利用正压电。
物理上的变压器原理及应用
物理上的变压器原理及应用1. 引言变压器是一种基本的电气设备，广泛应用于电力系统、电子设备和工业生产中。
本文将介绍物理上的变压器原理及其应用领域。
2. 变压器原理变压器是基于电磁感应原理工作的。
它由两个线圈（分别称为主线圈和副线圈）和一个共享的铁芯组成。
2.1 主线圈主线圈接通电源，产生交变电压。
当主线圈中产生变化的电流时，会在铁芯中产生磁场。
2.2 铁芯铁芯由导磁材料制成，如硅钢片。
它的作用是集中磁场并减小能量损失。
2.3 副线圈副线圈通过磁场感应，从主线圈中取得能量。
副线圈上输出的电压与主线圈上输入的电压之间的比值称为变压器的变比。
3. 变压器的应用3.1 电力系统变压器在电力系统中起着重要的作用。
它用于升压或降压电能，以适应输电距离和负荷需求。
变压器通常分为变压器子站和变电站。
3.2 电子设备变压器被广泛应用于各种电子设备中。
例如，手机充电器中常使用变压器来将高压直流电转换为低压直流电。
变压器还可以在音频设备和通信设备中使用。
3.3 工业生产在工业生产过程中，变压器用于调整电流和电压以满足设备的要求。
例如，焊接机使用变压器来供应所需的电流和电压。
变压器还广泛应用于一些特殊的工业设备，如金属熔炼炉和电镀设备。
4. 变压器的优势和局限性4.1 优势•高效能：变压器在电能转换过程中能够保持高效能。
•结构简单：变压器结构简单，可靠性高，维护成本低。
•可调性：变压器可以通过改变线圈的匝数来调整输出电压。
4.2 局限性•体积较大：对于大功率变压器来说，体积较大，不适合用于小型电子设备。
•受电网质量影响：变压器对电网的质量要求较高，不稳定的电网可能会影响变压器的工作效果。
5. 结论变压器是一种基本的电气设备，为电力系统、电子设备和工业生产提供了重要的电能转换功能。
它的原理和应用领域在各个领域中具有重要作用。
但同时也有一些限制。
我们应该根据实际需求，在合适的场景中合理应用变压器。
以上为物理上的变压器原理及应用的概述，希望对您有所帮助。
变压器的原理和应用
变压器的原理和应用变压器是一种常见的电气设备，它在电力系统和电子设备中具有广泛的应用。
本文将介绍变压器的原理、结构和工作方式，以及其在不同领域中的应用。
一、变压器的原理和结构变压器的原理基于电磁感应现象，根据法拉第电磁感应定律，当一根线圈中的电流变化时，会在另一根线圈中产生感应电动势。
变压器由两个线圈，即主线圈和副线圈，以及一个铁芯组成。
主线圈通电时产生磁场，副线圈通过磁感应和互感现象产生感应电动势。
通过调整主线圈和副线圈的匝数比例，可以实现输入电压和输出电压的变化。
铁芯的作用是增强磁场，提高传输效率。
二、变压器的工作方式变压器有两种工作方式：降压和升压。
1. 降压变压器：当主线圈匝数多于副线圈匝数时，输出电压低于输入电压，实现电压的降低。
这种类型的变压器常用于将高压输电线路的电压降低为适用于家庭用电的低压电源。
2. 升压变压器：当主线圈匝数少于副线圈匝数时，输出电压高于输入电压，实现电压的升高。
这种类型的变压器常用于电子设备、电力设备以及输电线路中的电压升高。
三、变压器的应用领域1. 电力系统：变压器是电力系统中不可或缺的组成部分。
在电力输电过程中，变压器用于升压将发电厂产生的电能输送到远距离的消费地。
同时，在电力分配中，变压器用于将高压输电线的电压降低到适合家庭和工业使用的电压。
2. 工业应用：大型机械设备通常需要高电压运行，变压器用于提供所需的高电压。
此外，变压器还用于调整电线电路的电压和电流，以满足不同设备的工作要求。
3. 电子设备：变压器在电子设备中扮演着至关重要的角色。
例如，电脑、手机充电器以及其他电子设备中使用的适配器中都包含变压器。
这些变压器用于将市电的交流电压转换为设备所需的直流电压。
4. 电气照明：变压器广泛应用于街道照明、建筑物照明以及各类室内和室外照明系统中。
变压器可调整电压，使电灯具在不同电压环境下正常工作。
5. 换流站：交流和直流的互相转换需要使用变压器。
在输电线路终端，变压器将交流电转换为直流电，以供铁路、地铁和其他需要直流电的系统使用。
变压器的原理及应用实例
变压器的原理及应用实例一、变压器的原理变压器是一种用来改变交流电压和电流的装置，通过电磁感应的原理来实现电能的传输和转换。
它由两个或多个线圈（称为主绕组和副绕组）通过铁芯相互连接组成。
变压器的工作原理可以分为两部分来解释：1. 电磁感应基本原理根据法拉第电磁感应定律，当一个线圈中的磁通量发生变化时，会在另一个相邻的线圈中感应出电动势。
换句话说，当主绕组中的电流变化时，会在副绕组中感应出电动势。
这种现象被称为互感现象。
2. 变压器的原理基于电磁感应的原理，变压器将通过主绕组产生的磁场传递给副绕组，从而在副绕组中产生感应电动势。
由于主绕组和副绕组的匝数不同，根据电磁感应的公式（感应电动势＝磁通量的变化率×匝数），可以实现不同的电压和电流的转换。
二、变压器的应用实例变压器在电力系统中有着广泛应用，以下是一些常见的应用实例：1. 电力传输变压器被用于电力系统中的长距离输电。
在发电厂中，发电机产生的高压电能首先经过变压器被升高到更高的电压，这样可以减少输电过程中的线路损耗。
然后，在接近用户的地方，再通过变压器将电压降低到特定的电压等级，以供家庭、工业等使用。
2. 变电站变压器在变电站中起到重要作用，将高压电能转换为合适的电压等级，以便分配给用户。
变电站通常有多个变压器组成的变压器组，每个变压器负责不同电压等级的转换。
3. 电子设备变压器也被广泛应用于电子设备中，用于提供稳定的电压和电流。
例如，手机充电器中的变压器将市电中较高的电压通过变压器的降压功能转换为适合手机充电的低电压。
4. 其他应用领域除了电力系统和电子设备，变压器还被应用于其他领域。
例如，变压器在一些实验室和工厂中用于实现仪器仪表的电压变换，以满足实验和生产的需求。
变压器还广泛应用于铁路电气化供电系统、交通信号灯等方面。
三、总结变压器通过利用电磁感应原理，实现了电能的转换和传输。
在电力系统、电子设备以及其他应用领域中，变压器发挥着重要作用。
压电变压器工作原理
压电变压器工作原理压电变压器是一种利用压电效应来实现电能转换的装置。
它工作原理简单而又有效，被广泛应用于各种电子设备中。
压电效应是一种将压力转化为电能的现象。
当某些晶体材料（如石英、钽酸锂等）受到外界压力作用时，其内部的正负电荷分布会发生改变，从而在晶体的两个相对表面上形成电荷差。
这个电荷差会产生一个电场，并导致晶体的两端产生电压。
这个现象称为压电效应。
压电变压器利用了压电效应的这一特性。
它由压电陶瓷片和金属片交替堆叠而成。
当外界施加压力时，压电陶瓷片会发生形变，从而产生电荷差。
金属片则起到导电的作用，将电荷传递到负载上。
压电变压器的工作原理可以分为两个步骤。
首先，当外界施加压力时，压电陶瓷片会变形，使晶体内部的电荷分布发生改变。
这个变形可以是线性的，也可以是非线性的，取决于材料的特性和施加的压力。
接下来，金属片将电荷从压电陶瓷片传递到负载上。
金属片的导电性能使得电荷能够顺利地流动。
同时，压电陶瓷片和金属片之间的电荷差会产生一个电压，这个电压可以根据外界施加的压力大小来调节。
压电变压器的输出电压可以通过改变施加的压力来调节。
当施加的压力增大时，输出电压也会相应增大。
这使得压电变压器可以根据需要在一定范围内调整输出电压。
压电变压器具有很多优点。
首先，它具有快速响应的特性，可以在短时间内产生电压。
其次，压电材料具有稳定的性能，不易受到温度和湿度等环境因素的影响。
此外，压电变压器还可以实现高精度的电能转换，使其在精密仪器和电子设备中得到广泛应用。
然而，压电变压器也存在一些局限性。
首先，压电陶瓷片的形变是有限的，不能无限制地增加输出电压。
其次，压电变压器的输出电压受到外界压力的影响，容易受到振动和冲击的干扰。
此外，压电材料的制备成本较高，限制了压电变压器在大规模应用中的推广。
压电变压器是一种利用压电效应来实现电能转换的装置。
它通过施加压力使压电材料产生电荷差，并将电荷传递到负载上，从而实现电能的转换。
压电变压器具有快速响应、稳定性好和高精度等优点，但也存在形变有限、受到外界干扰和制备成本较高等局限性。
变压器结构、工作原理和功能
变压器结构、工作原理和功能引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，用于改变交流电的电压。
它由两个或更多的线圈组成，通过电磁感应将电能从一个线圈传输到另一个线圈。
本文将详细介绍变压器的结构、工作原理和功能。
一、变压器结构1.1 主要组成部分- 磁芯：变压器的磁芯通常由铁芯或硅钢片制成，用于提供磁通路径。
- 一次线圈（原边线圈）：位于输入侧的线圈，接收来自电源的电能。
- 二次线圈（副边线圈）：位于输出侧的线圈，将电能传输到负载。
1.2 绝缘材料- 绝缘材料用于隔离线圈和磁芯，以防止电流短路和能量损失。
- 常见的绝缘材料包括绝缘纸、绝缘漆和绝缘胶带。
1.3 冷却系统- 变压器在工作过程中会产生热量，需要通过冷却系统来散热。
- 常见的冷却系统包括油冷却和风冷却。
二、变压器工作原理2.1 电磁感应- 当一次线圈中的电流变化时，会在磁芯中产生磁场。
- 这个磁场会感应到二次线圈中，从而在二次线圈中产生感应电动势。
2.2 变压器方程- 变压器方程描述了变压器中输入电压、输出电压和线圈匝数之间的关系。
- 根据变压器方程，输入电压与输出电压的比例等于一次线圈匝数与二次线圈匝数的比例。
2.3 理想变压器- 理想变压器是指在没有能量损耗和磁通泄漏的情况下运行的变压器。
- 理想变压器的输出功率等于输入功率，电压和电流的比例保持不变。
三、变压器功能3.1 电压变换- 变压器可以将输入电压转换为所需的输出电压，以满足负载的要求。
- 通过改变一次线圈和二次线圈的匝数比例，可以实现电压的升高或降低。
3.2 电流变换- 变压器能够改变电流的大小，使其适应负载的需求。
- 通过改变一次线圈和二次线圈的匝数比例，可以实现电流的升高或降低。
3.3 绝缘和隔离- 变压器可以提供电气隔离，将输入侧和输出侧完全隔离开来。
- 这种隔离可以防止电流的短路和保护负载设备。
四、变压器的应用领域4.1 电力传输和配电系统- 变压器广泛应用于电力传输和配电系统，将发电厂产生的高电压转换为适用于家庭和工业用电的低电压。
变压器的原理与应用
变压器的原理与应用变压器作为一种重要的电气设备，在电力传输、电子产品以及工业领域有着广泛的应用。
本文将对变压器的原理和应用进行详细的探讨。
一、变压器的原理变压器是基于电磁感应原理工作的，主要由铁芯和绕组组成。
铁芯是由硅钢片叠压而成的，用于增强磁路，提高传导效率。
绕组分为初级绕组和次级绕组，它们通过互感作用实现能量传递。
变压器的原理可以概括为：当交流电通过初级绕组时，会在铁芯中产生一个变化的磁场。
这个磁场会穿过次级绕组，从而在次级绕组中诱导出电流。
根据法拉第电磁感应定律，次级绕组中的电流会与初级绕组中的电流成正比。
因此，通过变换绕组的匝数比可以实现电压的升降。
二、变压器的应用1. 电力传输与变电站变压器在电力传输和变电站中起到了关键的作用。
传输线路通常需要高压，这样能减少损耗，而用户需要低压来供电。
在电力传输中，变压器用于将高压输电线路的电能转化为适合用户使用的低电压。
而变电站则是连接电网和用户的纽带，通过变压器将电能进行适当的调整。
2. 工业领域在工业领域，变压器被广泛应用于机械设备和电气控制系统。
例如，变压器可以用于调节电机的速度和电源电压。
此外，变压器还可用于调整机器的供电电压，以适应特定的工作需求。
3. 电子产品变压器也是许多电子产品的核心组件之一。
例如，电视机、计算机和手机等电子设备都需要变压器来转换电能。
变压器在这些设备中的作用是将电源提供的交流电转换为适合设备使用的电压和电流。
4. 家用电器在家庭中，变压器广泛应用于各种家用电器。
例如，冰箱、洗衣机和空调等大型家电常常需要变压器将电网的高电压转换为设备所需的低电压。
综上所述，变压器是一种基于电磁感应原理工作的电器设备。
它通过改变绕组的匝数比，实现了电压的升降。
在电力传输、工业领域和家庭中，变压器都发挥着重要的作用。
无论是电力供应还是电子产品，变压器的应用都可以极大地提高能源利用效率和设备的稳定性。
变压器的工作原理及作用、应用
变压器的工作原理及作用、应用1. 变压器的工作原理变压器是一种用来改变交流电压的电气设备，通过电磁感应的原理来实现这一功能。
变压器由两部分组成：一部分是输入端，另一部分是输出端。
输入端和输出端之间通过磁场的感应来传递能量。
当输入端的交流电流通过变压器的线圈时，产生一个交变的磁场。
这个磁场通过铁芯传导到输出端的线圈上，感应出一个新的电压。
根据斯坦成比例定律，输出端的电压与输入端的电压成正比。
通过合理设计输入端和输出端的线圈匝数，可以实现不同电压的转换。
2. 变压器的作用变压器在电力系统中扮演着至关重要的角色。
它主要有以下作用：•电压变换: 将电压从高电压转换为低电压，或者从低电压转换为高电压，以满足不同设备的工作需求。
•绝缘隔离: 变压器可以将不同电压等级下的设备进行电气隔离，提高设备的稳定性和安全性。
•电流变换: 通过变压器可以实现电流的变换，满足不同负载电流需求。
•降低损耗: 变压器通过降低电压和电流的传输损耗，提高电能的传输效率。
3. 变压器的应用变压器作为电力系统中常用的设备，被广泛应用于各个领域：•电力输配: 在电力系统中，变压器被用于变换输电线路上的电压等级，实现远距离电能传输。
•工业用途: 工业生产中需要不同电压和电流的设备，通过变压器可以满足各种工艺的电力需求。
•电子设备: 电子设备中常用的电源适配器和充电器中也会使用变压器，将市电的电压转换为设备所需的电压。
•汽车电子: 变压器还被广泛应用于汽车电子系统中，例如点火系统、充电系统等。
综上所述，变压器作为一种关键的电气设备，在各个领域都有着重要的应用。
通过其优良的电路设计和工作原理，实现了电压、电流的变换和电能的高效传输，为现代电力系统和电子设备的正常运行提供了不可或缺的支持。
变压器的原理与应用
变压器的原理与应用一、引言变压器是一种用于改变交流电压的重要电力设备，它在能源输送和电气设备中起到关键的作用。
本文将介绍变压器的原理和应用，以便更好地理解其在电力系统中的重要性。
二、变压器的原理1. 变压器的结构变压器由两个线圈组成：一个在输入侧，称为初级线圈或高压线圈，另一个在输出侧，称为次级线圈或低压线圈。
两个线圈之间通过一个铁芯连接，通常为铁器。
2. 电磁感应原理变压器的工作基于电磁感应原理。
当通过初级线圈的电流变化时，它会产生一个变化的磁场。
这个变化的磁场将穿过次级线圈，引起次级线圈中的电流改变。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，将在导体中产生感应电动势。
3. 变压器的工作原理当使用交流电源连接到变压器的初级线圈时，交流电流会产生一个变化的磁场。
这个变化的磁场穿过次级线圈，通过电磁感应作用，从而在次级线圈中产生感应电动势，进而产生次级电流。
根据电功率的守恒原理，电功率在变压器中保持不变，根据电压和电流的关系，输入功率等于输出功率。
因此，通过改变线圈的匝数比，可以将输入电压转化为所需的输出电压。
三、变压器的应用1. 电力输送变压器在电力输送中起着至关重要的作用。
由于电能的损耗与电流的平方成正比，通过使用变压器将电压提高，可以降低输送线路上的电流，从而减少能量损耗。
这使得远距离的电力输送成为可能，并确保在远离发电站的地方仍能获得高质量的电力。
2. 电气设备变压器广泛应用于各种电气设备中，以提供适当的电压。
例如，变压器用于家庭中的电视、冰箱和空调等电器设备。
通过将主要供电网络中的高电压转换为安全的低电压，变压器保护了电气设备免受过电压的损坏。
3. 电力系统调节变压器还用于电力系统的调节。
通过调整变压器的变比，可以根据需要提供稳定的电压。
这使得电力系统能够适应负荷的变化，同时维持恒定的电压水平，以确保电力设备的正常运行。
四、总结变压器作为电力系统中不可或缺的组成部分，通过电磁感应原理实现了电压的转换。
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对于压电变压器而言，第三组元一般选用使降低，增加的受 同。电磁式变压器的能量变换方式是电—磁—电，其所用
主离子添加物。如果压电材料是四元系的，则一般是其一种 主材是磁性材料和导电材料，分别用作磁芯和绕组 ；而压
组元选用受主添加物，另一种选用施主添加物，似便得到高 电陶瓷变压器所用的主材是二元系压电陶瓷材料 (PZT) 如
损耗，则电压的变比同输出、输入端的阻抗成正比。但是， 压变压器。这种结构的压电变压器在数伏或数十伏输入电
实际的压电变压器是存在介电损耗和机械损耗的。介电损 压时，可以获得数干伏的输出电压。图 3 列出了三种常用
耗与变压器的输出功率密切相关，机械损耗则会极大地影 的压电振子及其导纳和谐振频率的公式。将这些基本振子
关键词 ：压电变压器，压电陶瓷，技术参数，应用
中图分类号 ：TM4 文献标识码 ：B 文章编号 ：1606-7517(2015)05-8-101
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能之间进行能量转换的压电效应来实现升降压的。压电效
实现电子元器件的小型、轻量、低高度和低功耗是信 息产业及其产品发展的普遍要求。电子电器产品中，电子 变压器不可或缺。传统的电磁变压器对上述要求很难满足， 因此，压电陶瓷变压器得以快速发展和被广泛应用。压电 陶瓷变压器与传统的电磁变压器比较，具有高的升压比和 小的体积，并且不产生电磁干扰。
响变压器的升压比特性。所以，压电变压器的升压比、输 进行任意组合即可制造出各种结构的压电变压器。
出功率和输出阻抗是其重要性能参数。
一个压电振子就是一个压电换能器，用来实现声能与
压电变压器有多种不同的结构形式，但其工作原理均 电能间的转换。利用声电转换的基本方程式—Ll 方程式就可以推导出常用的压电换能器的基本方
绝对禁止使用。因此，开发限制铅元素的压电陶瓷材料就
电磁变压器的工作原理如图 2(a) 所示，大家熟悉，此
成了压电变压器发展的决定因素。目前，无铅压电陶瓷材
料主要有含铋层状结构和 NBT(NaTiO3) 基两大类。
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压 电 陶 瓷 变 压 器 与 传 统 的 电 磁 式 变 压 器 比 较， 其 工
102 磁性元件与电源·2015.05
不赘述。由图 1 所示压电变压器的工作原理框图可知，驱 左半部分称为输入部分（驱动部分），右半部分称为输出部
动压电振子在输入信号的驱动下，实现着电能到机械能的 分（发电部分）。输入部分的上下两个面上都有印刷制作的
转换 ；由于输入的是交流信号，因此机械能以波的形式从 金属电极（银钯或银）。而发电部分只在最右边的端头或断
压电变压器材料、工作原理及其应用举例
Materials Operating Principle and It Applications of Piezoelectric Transformer
高奋效 供稿
摘 要 ：压电变压器是利用压电陶瓷材料自身的压电效应和逆压电效应来实现升降压的电子器件，相对于传统电磁变压 器而言，其具有升压比高、体积小，无电磁噪音污染等优点。文章介绍压电变压器及其所用铁电陶瓷材料的性能， 技术参数和发展，阐述压电陶瓷变压器的工作原理，一般等效电路和若干形式的压电变压器及其应用，并对其 发展作简要分析。
对于制作压电陶瓷变压器的材料，要求具备下列性能 特点 ：高的机电耦合系数和品质因数 ；具有良好的温度稳定 性和时间稳定性 ；具有优良的机械强度 ；良好的频率稳定性。 压电陶瓷初期的二元锆钛酸铅系 (PZT) 的性能并不能满足这 些要求，于是掺杂了其它元素的三元系和四元系压电陶瓷或 以 PT(PbTiO3) 为主体的多元系压电陶瓷被开发出来，其中 的 PT 由于其具有高的 kt/kp，能够有效地消除寄生振荡。总
其工作机理可以简单地描述为 ；当输入电极接上交流电压 效应的作用，使输入的电能变换成机械能。由于压电陶瓷
后，电压在压电陶瓷片中产生一个交变的应变场，应变场 发电部分的长度大于驱动部分的厚度很多倍，故输入阻抗
在输出电极上产生交变电压，如果不考虑电学的和机械的 远大于输出阻抗，致使输出电压大于输入电压，故成为升
5!ኹ࢟ܤኹஉ৩
程式 ：
I=YV+Av
(1)
在日常应用中，最常见的压电变压器外形是长条形结
F=Zv-AV
(2)
构，其厚度仅有几毫米，长度则是厚度的很多倍。压电变
从上述两个基本方程式出发，利用声学元器件和电学
压器电极的分布形式基本分为对称型（Rosen 型）和非对 元器件之间的相互类比，就可以得到电—声—电转换的等
压电变压器的核心材料是具有压电效应的钙钛矿型压 之，掺杂可以得到以下好处 ；首先可减少 pbo 的挥发 ；其次
电陶瓷材料。压电变压器正是凭借铁电材料将电能和机械 是提高了材料的机械品质因数和机电耦合系数 ；三是提高了
2015.05·磁性元件与电源 101
材料的稳定性。表 1 列出了掺杂不同离子对材料的影响情况。 作原理、所用材料、产品结构以及制造工艺技术均不相
c. 输出电压 ：与设计输入电压一样，应根据使用需要 选择输出电压。
d. 结构 ：只有压电陶瓷片和电极，不用电磁式变压器 中的绕组，结构相对简单 ；其几何形状为扁平结构，外观
则是输出端变换到输入端的等效电路图。对于处于谐振状 尺寸小 ；可根据使用要求选择不同的振动模式，以控制变
态的压电变压器的升压比表达式，经推导得到的公式为 ： 压器的形状和尺寸，如以长度或宽度振动设计成长方体的
在上世纪 60 年代，压电变压器已得到应用，主要应用 于需要绝缘电阻高、耐压性能好的黑白电视机的阴极射线管 高压电源上，而其主要采用 Rosen 型横纵式结构，当时曾有 较好的发展。随着黑白电视机转向发展彩色电视机，彩电的 变压器输出功率要求大于 30W。因当时的压电材料及压电 变压器生产的工世技术水平的限制，无法开发出大功率的压 电陶瓷变压器，为此使压电变压器的研究发展陷入了滞缓状 态。直到上世纪 90 年代，压电材料及压电器件的研发条件 有了改善，使压电变压器的输出功率达到了 65W 以上。同时， 随着多种轻小型化电子设备如手机、数码相机、打印机、便 携式电脑的广泛应用，具有高升压比、功率损耗小的压电变 压器有了更多新的应用领域，因此也进一步得到发展。
K 和高 Qm 的压电材料。参考资料介绍了利用掺杂的办法制 备出了高性能的四元系压电陶瓷材料 PMMN-PZT。其分子
锆钛酸铅、三元系压电陶瓷材料 (PCM、PSM)—即在 PZT 基础上添加了其它元素的材料以及四元系压电陶瓷材料
式为 ：pb1-0.02(Mg1/3 Nb2/3)A(Mn1/3 Nb2/3)BTiCZrD O3+0.02mol% Sr(D=9A，C=D，A+B+C+D=1)，其性能参数为 K33 ≈ 0.73， K31 ≈ 10.31，Qm ≈ 3500，tgδ ≈ 0.002%。正是使用这种材料， 制成了功率高达 65W 的叠层式压电变压器。参考资料利用
材料在力的作用下（或材料变形时）产生电荷或电压（正 压电效应）；而逆压电效应是施加电压时，该材料产生变形
式压电变压器。
或振动。所以，压电陶瓷变压器的工作原理就是利用压电
随着电子工业与电子产品的发以及人类对环境保护要 陶瓷的正、逆压电效应特性，通过对压电陶瓷体的电极和
求与人类社会可持续发的需要，研发新型环境友好的压电 极化方向取向的设计，利用逆压电效应使得与输入端相连
图 1 压电变压器工作原理框图
图 2 电磁变压器和压电变压器工作原理示图
表1 掺杂离子分类及其对材料性能的影响
等价
MgO、CaO、SrO、BaO等碱土金属（取代Pb2+），Sn4+、 Hf4等（取代Ti4+、Zr4+）
等离子添加物的影响视不同离子而定。但都有以下特性：Tc↓. ε↑.d↑，c/a↓。
施主 La2O3、Nd2O3、Bi2O3、Sb2O3、Nb2O5、Ta2O5、WO3、ThO2 电容率↑、机电耦合因数↑、机械品质因数↓、老化率↓。
受主
Fe2O3、CoO
电容率↓、频率常量↑、机械品质数↑、老化率↑。
变价
Cr2O3、U2O3、MnO2
电容率↓、频率常量↑、机械品质因数↑、温度系数↓、老化率↓。
称性。Rosen 型结构的压电感应器是从中间分开，人们把 效电路图，即压电变压器的等效电路图，见图 4 所示。
图 3 常用基本振子示意图
2015.05·磁性元件与电源 103
图 4 压电变压器的等效电路图 (a) 压电变压器的一般等效电路 ；(b) 输出端和机械系统变换到输入端的等效电路
图 4(a) 中的 Co1、Co2 分别是变压器输入端和输出端的 静态电容 ；m、Cm、Rm 分别是变压器在谐振频率附近机械 系统的等效质量、等效力距和等效电阻 ；RL 是负载电阻 ； 、φ 分别是变压器输入端和输出端的机电变换系数。图 4(b)
(PMMN) 等，它们经高温烧结和高压极化而制成产品。压 电陶瓷变压器是通过电—机—电的耦合过程实现升降压的， 其过程涉及两次能量耦合。具体地说，压电变压器是利用 压电陶瓷材料的特性——正压电效应和逆压电效应，即该
(pb0.76 Ca0.24)[(Co0.5W0.5)Ti0.96]O3+1.5mol% MnO2(K=0.49) 材料设 计制作了工作频率为 1.56MHz、振动模式为厚度振动的叠层
介，将磁场能从原边向副边传递。而压电变压器是以陶瓷 长度方向）谐振频率相同的交流电压时，由于压电陶瓷的
片为媒介，将机械能从输入端传递到输出端。以图 2(b) 的 逆压电效应，压电陶瓷体在长度方向产生机械的逆压电效
Rosen 型压压变压器为例，当其工作于串联谐振频率时， 应，压电陶瓷体在长度方向产生机械共振 ；又因为正压电
输入端传到输出端 ；发电振子在振动的激励下，实现着机 面印刷有电极。驱动部分和发电部分的极化方向不同，前