變壓器

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變壓器(Transformer)

目錄

什麼是變壓器

  變壓器由鐵心或磁心與線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組稱為一次繞組又稱為初級繞組,其餘的繞組稱為二次繞組又稱為次級繞組。變壓器具有降壓、升壓、信號耦合、能量傳遞、變換阻抗、隔離等作用。

變壓器主要特點

  • 該產品體積小,重量輕(比同等級油浸試驗變壓器輕40%-65%).
  • 潔凈,無油污,勿需維護。
  • 不受惡劣氣候環境影響,現場搬運勿須靜止即可做試驗。
  • 絕緣強度明顯高於油浸試驗變壓器,電暈極小。

變壓器的基本結構

  (1)鐵心

  變壓器壓器由套在一個閉合鐵心上的兩個或多個線圈(繞組)構成, 鐵心和線圈是變壓器的基本組成部分。鐵心構成了電磁感應所需的磁路。為了減少磁通變化時所引起的渦流損失,變壓器的鐵心要用厚度為0.35~0.5mm的硅鋼片疊成。片間用絕緣漆隔開。鐵心分為心式和客式兩種。

  (2)線圈

  變壓器和電源相連的線圈稱為原繞組(或原邊, 或初級繞組),其匝數為N1,和負載相連的線圈稱為副繞組(或副邊, 或次級繞組),其匝數為N2。繞組與繞組及繞組與鐵心之間都是互相絕緣的。

變壓器的主要參數[1]

  (1)匝數比

  變壓器的匝數比n = N1 / N2 = V1 / V2 = I2 / I1N1為一次繞組的匝數,N2為二次繞組的匝數,V1為一次繞組兩端的電壓,V2為二次繞組兩端的電壓,I1為流過一次繞組的電流,I2為流過二次繞組的電流。

  升匝變壓器的匝數比n<1,降壓變壓器的匝數比n>1,隔離變壓器約匝數比n=1。

  (2)額定功率

  此參數一般用於電源變壓器。它是指變壓器在額定的工作頻率和電壓下,能長期工作而不超過限定溫度時的輸出功率。由於額定功率中有部分無功功率,因此變壓器的容量單位用伏安(V·A)表示。

  (3)工作頻率

  即變壓器的工作頻率範圍。由於變壓器的鐵心損耗與頻率關係很大,不同工作頻率範圍的變壓器,一般不能互換使用。當變壓器在其頻率範圍外工作時,會出現工作時溫度升高或不能正常工作等現象。

  (4)效率

  在額定負載時,變壓器輸出功率(Pφ)與輸入功率(Pi)的比值稱為效率(η),即

  \eta=(P_{\phi}/P_i)\times100%

  變壓器的效率與輸出功率成正比,一般在60%~80%之間。電源變壓器和音頻變壓器在使用時需要考慮效率,而中高頻變壓器一般不考慮效率。

  對於電源變壓器還有由產生磁通和鐵心損耗所產生的空載電流及當變壓器二次繞組開路時在一次繞組上測得的空載損耗等參數。

  對於音頻變壓器和高頻變壓器還有頻率響應,通頻帶寬,一次、二次繞組的阻抗比等參數。

常用變壓器的分類及特點

  ①電源變壓器

  一般是指將市電變換成供電子電路使用的工作電源變壓器。電源變壓器所使用的鐵心通常有E型、c型、R型及O型等多種,E型鐵心成本較低,但磁路氣隙較大、效率較低、工作時電雜訊較大;C型或R型鐵心的磁路氣隙比E型小,性能比E型有所提高;0型鐵心(又稱為環型鐵心)由冷軋硅鋼帶卷繞而成,磁路中無氣隙,漏磁較小,工作時電雜訊較小。

  ②自耦變壓器

  自耦變壓器的繞組為有抽頭的單線圈,由於其輸入與輸出間沒有電隔離,因此不具備隔離直流的功能。一般在容量較小時採用自耦方式,容量較大時採用感應方式。

  ③低頻變壓器

  主要用於傳送信號電壓和信號功率,還可實現電路之間的阻抗匹配,對直流電具有隔離作用。低頻變壓器可分為級間耦合變壓器、輸入變壓器和輸出變壓器,其外形與電源變壓器相似。例如:級間耦合變壓器在音頻放大電路中可將前級放大電路的輸出信號傳送至後一級,並作適當的阻抗變換;輸入變壓器用於音頻放大電路的推動級和功率放大級之問,起信號耦合、傳輸作用;輸出變壓器用於音頻放大電路的功放輸出與揚聲器之間,起信號傳輸和阻抗匹配的作用。

  ④中頻變壓器

  常在收音機或電視機中作為選頻元件使用,俗稱中周,屬於可調磁心變壓器。

  ⑤高頻變壓器

  指工作頻率超過中頻(10kHz)的變壓器,常用於高頻開關電源逆變器等電路中。

  ⑥脈衝變壓器

  其工作電壓、電流等均為非正弦脈衝波,常用於電視機的行輸出、晶閘管觸發等各種脈衝電路中。

  ⑦隔離變壓器

  具有隔離電源、切斷干擾源的耦合通路和傳輸通道等作用。接入隔離變壓器可實現“懸浮”供電,隔離變壓器可使兩個有聯繫的電路不能形成迴路,有效地切斷干擾信號的通路。

變壓器的使用

  在使用變壓器時,應註意變壓器的規格、性能參數及外形尺寸是否符合要求,不同規格型號的變壓器不能替換。對於電源變壓器,選用時應留有一定的功率餘量。一般電源電路可使用E型鐵心,對高保真音頻功率放大器應選用C型、R型或O型變壓器。鐵心材料、輸出功率、輸出電壓相同的電源變壓器,才可以直接互換使用。

參考文獻

  1. 浙江大學電工電子基礎教學中心,電子技術課程組編,王小海等主編.電子技術基礎實驗教程.高等教育出版社,2011.03.
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Yixi,y桑,苏青荇.

評論(共3條)

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125.230.73.* 在 2016年7月6日 11:31 發表

n = N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2 公式錯誤

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203.69.53.* 在 2016年10月3日 16:49 發表

同1樓,電流比為匝數比之反比

回複評論
苏青荇 (討論 | 貢獻) 在 2016年10月8日 11:06 發表

125.230.73.* 在 2016年7月6日 11:31 發表

n = N1 / N2 = V1 / V2 = I1 / I2 公式錯誤

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