升压变压器是一种利用电磁感应原理工作的电气设备，它能够将输入端的交流电压升高到输出端，同时（根据能量守恒）按比例降低输出端的电流。其核心特点是原边（输入）匝数小于副边（输出）匝数。

核心原理：

1. 电磁感应： 当交流电通过原边线圈时，会在变压器铁芯内产生交变的磁通量。
2. 互感作用： 这个变化的磁通量通过副边线圈，根据法拉第电磁感应定律，会在副边线圈中感应出交变的电动势（电压）。
3. 匝数比决定电压比： 变压器输入电压 (V₁) 和输出电压 (V₂) 之比等于原边线圈匝数 (N₁) 与副边线圈匝数 (N₂) 之比： V₂ / V₁ = N₂ / N₁ 因为升压变压器需要 N₂ > N₁，所以必然有 V₂ > V₁，即输出电压高于输入电压。
4. 能量守恒与电流： 忽略变压器本身的损耗（理想情况），输入功率等于输出功率：V₁ * I₁ ≈ V₂ * I₂。因此，当电压升高时 (V₂ > V₁)，输出电流必然会小于输入电流 (I₂ < I₁)。

升压变压器的主要应用：

升压变压器最主要的应用集中在需要提高电压以实现高效电力传输或满足高电压设备需求的场合：

1. 电力传输系统（最重要、最广泛的应用）：

   • 目的： 减少远距离输电过程中的能量损耗。
   • 原理： 根据焦耳定律，输电线路的功率损耗 P_loss = I² * R（I 为线路电流，R 为线路电阻）。要输送一定功率 P = V * I，提高传输电压 V 就可以显著降低所需的传输电流 I，从而大幅减小线路损耗 (I² * R 会因 I 的平方倍减小而急剧下降)。
   • 应用点： 发电厂（电厂升压站）利用大型升压变压器将发电机发出的中低压交流电（例如 10kV-25kV）升高到超高压（EHV，如 220kV, 330kV, 500kV）或特高压（UHV，如 750kV, 1000kV）后，通过高压/特高压输电线路输送到远方的城市或负荷中心。

2. 高压、超高压直流输电 (HVDC/EHVD)：

   • 在换流站的整流侧，需要升压变压器将交流电压提升到所需等级，供整流器转换为高压直流电进行传输。逆变侧也可能需要相应的降压（或特定电压变换）变压器。

3. 电气化铁路：

   • 接触网供电： 牵引变电所使用升压变压器（或配合其他变压器），将来自电网的电压升高到电气化铁路接触网所需的高压等级（例如 25kV 或 2x25kV）。

4. 家用电器及电子设备（内部小功率应用）：

   • 阴极射线管设备： 老式电视机、示波器中，需要极高的电压（数万伏特）来驱动显像管电子枪。小型升压变压器（行输出变压器/高压包）是核心部件。
   • 微波炉： 内部有一个称为“高压变压器”的升压变压器，将市电升压（通常到几千伏），然后倍压整流提供磁控管所需的高压直流电。
   • 荧光灯镇流器（电子式）： 部分电子镇流器内部电路使用小型高频升压变压器来产生点燃灯管所需的高压。
   • 逆变器/UPS： 在某些设计（尤其是产生交流输出的离网或并网逆变器、中大功率UPS）中，可能会用升压变压器将直流升压（或DC-AC后升压）到所需的较高交流电压输出。
   • 氙气灯/高压气体放电灯启辉器： 需要瞬间高压来击穿气体点火。

5. 工业及实验室设备：

   • 高压测试设备： 电力设备、电子元器件、绝缘材料在出厂或检修时需要进行耐压（高压）试验。试验变压器是一种特殊设计的精密升压变压器，用于产生各种试验所需的高电压。
   • 静电应用： 静电喷涂、静电除尘器需要高压电源来建立强静电场。升压变压器（常配合整流器构成高压直流电源）是核心部件。
   • 粒子加速器/医疗设备（如X光机）： 部分类型的加速器、X光管需要极高的加速电压（可达数万甚至数百万伏特）。虽然现代大型加速器常用更先进技术，但某些设计和X光机仍使用基于升压变压器（常配合倍压电路）的高压电源。
   • 某些焊接设备： 特定工艺可能需要提升电压。

总结： 升压变压器的核心作用是通过增加线圈匝数比来提升交流电压。其最根本、最大规模的应用是电力系统的高压/超高压/特高压输变电，旨在降低远距离输电损耗。此外，它还广泛应用于各种需要高电压工作的电子设备、电器、工业设备和实验室仪器中，为它们提供所需的高压电源或触发电压。