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變壓器基礎(chǔ)知識

日期：2017-05-29 15:35:06

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或信號的器件

。具有變壓變流變阻抗和隔離的作用

。

一、變壓器的基本原理

當(dāng)一個正弦交流電壓U1加在初級線圈兩端時，導(dǎo)線中就有交變電流I1并產(chǎn)生交變磁通ф1，它沿著鐵心穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應(yīng)出互感電勢U2，同時ф1也會在初級線圈上感應(yīng)出一個自感電勢E1

，E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅度相近，從而限制了I1的大小

。為了保持磁通ф1的存在就需要有一定的電能消耗

，并且變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時次級沒接負(fù)載

，初級線圈中仍有一定的電流

，這個電流我們稱為“空載電流”。

如果次級接上負(fù)載

，次級線圈就產(chǎn)生電流I2

，并因此而產(chǎn)生磁通ф2，ф2的方向與ф1相反

，起了互相抵消的作用

，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓E1減少

，其結(jié)果使I1增大，可見初級電流與次級負(fù)載有密切關(guān)系

。當(dāng)次級負(fù)載電流加大時I1增加

，ф1也增加，并且ф1增加部分正好補(bǔ)充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持鐵心里總磁通量不變

。如果不考慮變壓器的損耗

，可以認(rèn)為一個理想的變壓器次級負(fù)載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率。變壓器能根據(jù)需要通過改變次級線圈的圈數(shù)而改變次級電壓

，但是不能改變允許負(fù)載消耗的功率

。

二、變壓器的損耗

當(dāng)變壓器的初級繞組通電后

，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動

，因為鐵心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢

，這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流

，好象一個旋渦所以稱為“渦流”。這個“渦流”使變壓器的損耗增加

，并且使變壓器的鐵心發(fā)熱變壓器的溫升增加

。由“渦流”所產(chǎn)生的損耗我們稱為“鐵損”。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線

，這些銅導(dǎo)線存在著電阻

，電流流過時這電阻會消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消耗

，我們稱這種損耗為“銅損”

。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的。

由于變壓器存在著鐵損與銅損

，所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小于輸入功率

，為此我們引入了一個效率的參數(shù)來對此進(jìn)行描述，η=輸出功率/輸入功率

。

三

、變壓器的材料

要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關(guān)的材料要有一定的認(rèn)識，為此這里我就介紹一下這方面的知識

。

、鐵心材料：

變壓器使用的鐵心材料主要有鐵片、低硅片

，高硅片

，的鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性，增加電阻率

，它可減少渦流

，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片

，變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系

，硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示

，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000

，高硅片為12000-16000

，

2、繞制變壓器通常用的材料有

漆包線

，沙包線

，絲包線，最常用的漆包線

。對于導(dǎo)線的要求

，是導(dǎo)電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能

，并且要有一定的耐腐蝕能力

。一般情況下**用Q2型號的高強(qiáng)度的聚脂漆包線。

、絕緣材料

在繞制變壓器中

，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離

，均要使用絕緣材料

，一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離

，繞阻間可用黃臘布作隔離

。

4、浸漬材料：

變壓器繞制好后

，還要過最后一道工序

，就是浸漬絕緣漆，它能增強(qiáng)變壓器的機(jī)械強(qiáng)度

、提高絕緣性能

、延長使用壽命，一般情況下

，可采用甲酚清漆作為浸漬材料

。

還有這個：

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件

，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時

，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）

。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成

，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈

，其余的繞組叫次級線圈

。

一

、分類

按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器

、油浸（自冷）變壓器

、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。

按防潮方式分類：開放式變壓器

、灌封式變壓器

、密封式變壓器。

按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯

、C型鐵芯

、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯

、C型鐵芯

、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器

、金屬箔變壓器

。

按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器

、多相變壓器

。

按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器

、音頻變壓器

、中頻變壓器、高頻變壓器

、脈沖變壓器

。

二、電源變壓器的特性參數(shù)

、工作頻率

變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大

，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計和使用，這種頻率稱工作頻率

。

、額定功率

在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作

，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率

。

3、額定電壓

指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓

，工作時不得大于規(guī)定值

。

4、電壓比

指變壓器初級電壓和次級電壓的比值

，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別

。

、空載電流

變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流

，這部分電流稱為空載電流

。空載電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成

。對于50Hz電源變壓器而言

，空載電流基本上等于磁化電流。

、空載損耗

指變壓器次級開路時

，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗

，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損）

，這部分損耗很小。

、效率

指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比

。通常變壓器的額定功率愈大，效率就愈高

。

、絕緣電阻

表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能

。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能

、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。

三

、音頻變壓器和高頻變壓器特性參數(shù)

、頻率響應(yīng)

指變壓器次級輸出電壓隨工作頻率變化的特性。

、通頻帶

如果變壓器在中間頻率的輸出電壓為U0

，當(dāng)輸出電壓（輸入電壓保持不變）下降到0.707U0時的頻率范圍，稱為變壓器的通頻帶B

。

、初、次級阻抗比

變壓器初

、次級接入適當(dāng)?shù)淖杩筊o和Ri,使變壓器初

、次級阻抗匹配，則Ro和Ri的比值稱為初

、次級阻抗比

。在阻抗匹配的情況下，變壓器工作在**狀態(tài)，傳輸效率**

。

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