變壓器原理(二)

1、1變壓器原理（電感變壓器）之二2想一想給思想一片飛翔的天空3培訓(xùn)大綱給思想一片飛翔的天空4變壓器構(gòu)造給思想一片飛翔的天空5變壓器特定符號1324輸入端220V 50HZ輸出端 50HZ每一個變壓器都由兩組線圈組成，其中1、2兩端稱為輸入端，直接接220V伏的交流電壓。1、2兩端的線圈稱為初級線圈（原線圈）。1、2端對面的端子3、4端稱為輸出端，是用來連接電器設(shè)備的。由它相連的線圈的稱次級線圈（或稱副線圈）。中間的一豎表示有鐵心的。給思想一片飛翔的天空6變壓器之鐵心(一)v變壓器的鐵心是由磁導(dǎo)率較高的軟磁材料制成。一般要求它的磁導(dǎo)率高、損耗小、磁感應(yīng)強度高。v變壓器的初級線圈電路和次級線圈電路一

2、般彼此不連通（自耦變壓器例外），它的能量是靠鐵心中的互感磁通來傳遞的。為了增強磁通量，減小磁滯及渦流損耗，鐵心通常采用導(dǎo)磁系數(shù)高又互相絕緣的硅鋼片疊加制成。用于50赫的電源變壓器的硅鋼片的單片厚度一般為0.350.5毫米.給思想一片飛翔的天空7變壓器之鐵心(二)v硅鋼片是鐵和硅的合金。在鐵中加入硅可以大大提高其電阻系數(shù)，減少渦流損耗。但含硅量不宜太大，通常硅鋼片的含硅量為0.4%4.5%.同時,含硅量少于3.5%的硅鋼片才能進行冷輾壓加工,制成冷軋硅鋼片.用冷軋法制成的硅鋼片,可顯著地改善其磁性能,在輾壓方向上有比一般硅鋼片更高的導(dǎo)磁率和更低的磁滯損耗.因此,冷軋硅鋼片可作低頻大功率電感元件的

3、鐵心.給思想一片飛翔的天空8變壓器之骨架v為了使線圈與硅鋼片或其他磁性材料之間絕緣，使線圈和引出線排列整齊，繞線平整緊密，提高繞制效率，變壓器的線圈一般都是繞在線圈骨架上的。v線圈骨架的常用材料有環(huán)氧玻璃纖維板、青殼紙等電工紙板。它的作用是防止線圈兩邊松散及保證鐵心和線圈之間的耐壓。因此，要求它有足夠 的機械強度和絕緣強度。給思想一片飛翔的天空9變壓器之線圈v變壓器的繞組一般 采用絕緣良好的漆包線繞制而成。v線圈排列的順序通常是先繞初級線圈，后繞次級線圈。若次級有幾個繞組，則應(yīng)先繞電壓較高的繞組，然后再繞低電壓繞組。為了增大變壓器的絕緣電阻，每繞完一層都應(yīng)襯墊薄的絕緣紙。給思想一片飛翔的天空1

4、0變壓器之線圈v在各繞組間，由于電位差較大，為了防止繞阻間的擊穿，還必須用耐壓強度高的黃蠟綢布、滌綸膜等絕緣材料襯墊。此外，為了避免干擾信號通過電源竄入無線電設(shè)備，在變壓器的初、次級間通常加有銅箔或鋁箔在初級線包外纏繞一層，屏蔽層必須與線包絕緣，以免線包短路。金屬箔的一端應(yīng)引出接地。給思想一片飛翔的天空11培訓(xùn)大綱v變壓器的構(gòu)造v電感變壓器的原理v變壓器線圈計算方法v變壓器的檢測方法給思想一片飛翔的天空12變壓器性能參數(shù)v變壓比：指變壓器次級電壓與初級電壓的比值，或次級線圈匝數(shù)與初級 線圈匝數(shù)的比值。v額定功率：指在規(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。額定功率的容量

5、單位用伏安表示。v溫升：變壓器的溫升主要指線圈的溫升，因為它影響變壓器的絕緣性能。溫升是 變壓器通電工作發(fā)熱后，溫度上升到穩(wěn)定值時比周圍的環(huán)境溫度升高的數(shù)值。v效率：指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。v空載電流：當變壓器次級開路時，初級中仍有一定的電流，這部分電流叫空載電流。v絕緣電阻：變壓器的各繞組間、各繞組與鐵心之間并不是理想的絕緣。當外加電壓時，總有漏電流存在，這是由于變壓器存在絕緣電阻造成的。絕緣電阻越高則漏電流越小。變壓器的絕緣電阻過低，可能會使設(shè)備機殼帶電，工作不穩(wěn)定，甚至對設(shè)備各人身帶來危害。給思想一片飛翔的天空13變壓器的特性v變壓器是以互感現(xiàn)象為理論基礎(chǔ)的電磁裝置.v電源提

6、供的能量是從原線圈輸入的，用電器具是從副線圈中得到能量。v理想變壓器是實際變壓器的抽象，它忽略了一些次要因素，即假設(shè)沒有漏磁；2個線圈不存在直流電阻，從而沒有導(dǎo)線中的焦耳損耗；鐵心中沒有鐵損，原、副線圈中的感抗趨于0，從而空載電流趨于0，也就是說電能的轉(zhuǎn)換效率是100%（電路中，變壓器的實際轉(zhuǎn)換效率為80%左右）。給思想一片飛翔的天空14變壓器的工作原理v變壓器的工作原理是：在交流電源的作用下，原線圈內(nèi)產(chǎn)生交變電流，從而在鐵心內(nèi)產(chǎn)生交變的磁通。這個交變的磁通又在副線圈內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，成為用電器具的電源，這樣就完成了能量的傳遞過程。給思想一片飛翔的天空15變比公式v變壓器能量轉(zhuǎn)換試驗v測試條

7、件： 在變壓器原線圈的回路中串聯(lián)一只燈泡S和開關(guān)K，在副線圈的回路中設(shè)置S1和S2等2個燈泡。，合上K，使原線圈接通電源，燈泡S會有什么反應(yīng)？當接通S1燈泡時，原線圈燈泡S又會有什么反應(yīng)？同時接通S2燈泡時，S燈泡又會有什么反應(yīng)？給思想一片飛翔的天空16變壓器能量轉(zhuǎn)換試驗v試驗結(jié)果是：v當原線圈開關(guān)K閉合時，燈泡S會微微發(fā)亮，即表示有電流流過，但是電流很小。這時副線圈因開路而無電流，稱為空載。當燈泡S1接通后，燈泡S也變得比空載時亮得多了。當把燈泡S2也接通后，燈泡S2也亮了。燈泡S則又亮了許多。給思想一片飛翔的天空17變壓器能量轉(zhuǎn)換試驗結(jié)論v從實驗中我們得知，燈S1、S2發(fā)亮所需的電能是由電

8、源提供給原線圈后傳送到副線圈中的。而能量的大小是由負載確定的。若負載從一盞燈增加到二盞燈，則電源提供的能量也相應(yīng)地增加（表現(xiàn)在燈S由暗到亮的過程）。當沒有負載（即為空載）時，電源幾乎不提供能量（表現(xiàn)為燈S幾乎不亮）。如忽略各種損耗（即為理想變壓器），則電源輸入的功率應(yīng)等于負載所需的功率（也就是副線圈輸出功率）。給思想一片飛翔的天空18變比公式v如變壓器為理想變壓器則： 原線圈功率=副線圈功率 P原線圈=P副線圈 P原=U1I1 P副=U2I2 得： U1I1=U2I2又知U1和U2電壓與它們各自線圈的匝數(shù)成正比，即U1/U2=N1/N2得到電流與匝數(shù)的關(guān)系，即：I2/I1=N1/N2從公式中可

9、知電流與匝數(shù)成反比。變壓器的原線圈的匝數(shù)N1多于副線圈的匝數(shù)N2。匝數(shù)N1多，則電流I1??；匝數(shù)N2少，則電流I2大。所以在設(shè)計和制作時，應(yīng)將N2的漆包線線徑增大。 給思想一片飛翔的天空19變壓器電路環(huán)流演示v在變壓器的初級線圈上加220V、50赫茲的交流電壓，然后用一根金屬棒（全牙）兩端接線從環(huán)形變壓器中心穿過，用金屬棒兩端電線短接，5秒鐘之后金屬兩端電線嚴重發(fā)熱燙手，在一定的時間之后電線將燒斷。v從以上試驗可以看出：實際金屬棒從環(huán)形電感變壓器中心穿過就可以看作電線繞在硅鋼片上其實它就是一個電磁裝置。所以在安裝變壓器時應(yīng)注意不能有任何導(dǎo)體從電感變壓器中心穿過。給思想一片飛翔的天空20培訓(xùn)大綱

10、v變壓器的構(gòu)造v電感變壓器的原理v變壓器線圈計算方法v變壓器的檢測方法給思想一片飛翔的天空21變壓器的繞組計算v一、根據(jù)使用情況求出輸出總功率 根據(jù)用電器具的功率，求出總的輸出功率P出。假如變壓器次級線圈是多組抽頭的，則輸出總功率P出應(yīng)為各個線圈輸出功率之和。 P出=U1I1+U2I2+（伏安）公式中，U1，U2次級線圈電壓有效值； I1，I2次級線圈電流有效值。給思想一片飛翔的天空22變壓器輸入電流的計算v一、計算變壓器的輸入電流 由于變壓器在帶負載運行時，線圈電阻有發(fā)熱、漏磁通等損耗，因而輸入功率的一部分損耗掉了，實際轉(zhuǎn)換的效率約為80%左右，即： 輸入電流i入=P入/U1*(1.11.2

11、)(安) 公式中,U1初級線圈電壓有效值； 1.11.2考慮到變壓器空載時的經(jīng)驗系數(shù)。二、計算線圈的導(dǎo)線直徑 變壓器線圈的導(dǎo)線直徑為d=0.715 I (毫米)給思想一片飛翔的天空23變壓器的鐵心截面積v變壓器的截面積S的大小與變壓器功率計算關(guān)系為： S=K0 P出 （厘米） 公式中，K0經(jīng)驗系數(shù)，可根據(jù)下表選用： 經(jīng)驗系數(shù)K0的參考值 S=a*b a 鐵心中柱寬（厘米） b 鐵心凈選厚（厘米）P0（VA）0101050505005001000K0221.751.751.41.41.2給思想一片飛翔的天空24線圈的匝數(shù)v設(shè)變壓器每感應(yīng)1伏電動勢所需繞的匝數(shù)為N0，在頻率為50赫下工作時，根據(jù)公

12、式： N0=4.5*10(5)/BM S(匝伏) 可推算出N0. 公式中,BM硅鋼片磁通量，單位是高斯（GS） BM 磁極軸線處的最大磁感應(yīng)強度 硅鋼片有冷軋和熱軋2種，冷軋硅鋼片的BM可取1200014000高斯；熱軋硅鋼片可取700012000高斯。如果不知道硅鋼片的牌號，可將硅鋼片扭一下。如硅鋼片薄而脆，則說明磁性很好，為高硅，BM可取大一些；若硅鋼片厚而軟，則為低硅，BM可取小一些。一般，BM取700010000高斯。 根據(jù)N0就可求出每個線圈的匝數(shù)，即： N1=U1N0 N2=U2N0注意，在次級線圈中應(yīng)增加5%的匝數(shù)，以便補償有負載時的電壓降。給思想一片飛翔的天空25實例（一）v首

13、先求出輸出總功率v然后計算出鐵心的截面積v再計算每感應(yīng)一伏電壓所需的匝數(shù)v再計算初級/次級線圈所需的匝數(shù)v如有電感變壓器 ： PRI：220V50HZ SEC：12V20.83A 250W 請計算它的初級與次級所繞的匝數(shù)?給思想一片飛翔的天空26實例(一)v首先計算S截面積: S=K0 P總 =1.575*15.81124.9CM計算每感應(yīng)一伏電壓所需匝數(shù): N0=4.5*10(5)/BM S =4.5*10(5)/7000*24.9 2.58(匝/伏)計算初級次級線圈匝數(shù): N初=U初*N0=220*2.58 568(匝) N次=U次*N0=12*2.58*105% 32.5(匝)給思想一片

14、飛翔的天空27變壓器的繞制（一）v一、繞線前的準備工作（1）選擇導(dǎo)線和絕緣材料。選擇時應(yīng)考慮耐壓要求和允許厚度，使之能裝入鐵心的口。（2）制作木心，支承線圈骨架，然后進行繞線。（3）制作線圈架，將它套在木心外，然后制作線圈。它應(yīng)能對地起絕緣作用。目前多采用紙心無框骨架或塑框骨架。（4）裁剪好各種絕緣紙，它們的寬度應(yīng)等于骨架的長度，而長度稍大于骨架的周長。給思想一片飛翔的天空28變壓器的繞制（一）v二、先將木心裝在繞線機上，繞線架套入木心。起繞時，在導(dǎo)線引線頭（結(jié)束時在線尾）壓入一條黃蠟布條（約1厘米），以便抽緊起始線頭（或線尾），起繞后，導(dǎo)線不可過于靠近骨架邊沿，應(yīng)留出23毫米的空間，以免繞線

15、時漆包線滑出，插片時碰破導(dǎo)線絕緣。導(dǎo)線要求繞得緊密而整齊，不允許有疊線現(xiàn)象。每繞一層加一層絕緣紙，最后將整個線圈包好對鐵心絕緣，并用膠水粘牢。v一般的家電變壓器尤其是視聽器材，在初、次級線圈之間常放置有靜電蔽層。屏蔽層用薄銅箔制成，其厚度約為0.1毫米,長度則比初級線圈的周長短10毫米左右.將銅箔夾在初、次級線圈絕緣層之間,并注意不能碰觸導(dǎo)線或自行短路.再在銅箔上焊接一條多股軟導(dǎo)線并引出接地.給思想一片飛翔的天空29變壓器絕緣處理及鑲片絕緣處理v為防潮并增加絕緣強度,繞好的線圈一般應(yīng)作絕緣處理. v可采用“浸泡法”,即將繞好的線包放入烘箱內(nèi)預(yù)熱加溫到7080,35小時后,取出并立即浸入絕緣清漆

16、中約半小時,取出后放在通風(fēng)處滴干,然后再入烘箱加溫,在80 下烘12小時即可.鐵心鑲片鐵心鑲片要求緊密、牢固,否則,將造成磁通密度增大而發(fā)熱,使硅鋼片產(chǎn)生振動噪音.給思想一片飛翔的天空30培訓(xùn)大綱v變壓器的構(gòu)造v電感變壓器的原理v變壓器線圈計算方法v變壓器的檢測方法給思想一片飛翔的天空31變壓器的檢測方法v變壓器的常見故障有內(nèi)部初、次級線圈的開路、短路或局部短路。由于鐵心的存在，加上導(dǎo)線本身絕緣性能的不良，在制造過程中常常使導(dǎo)線的絕緣層損壞，導(dǎo)致絕緣性能下降或外殼帶電，所以對變壓器的檢測十分必要。給思想一片飛翔的天空32變壓器的動態(tài)檢測v在變壓器的初級線圈上加220V、50赫的交流電壓，然后用萬表的交流電壓擋測其輸出電壓修值，這種測量結(jié)果有3種可能性。v第一種結(jié)果：輸出電壓正常，說明變壓器正常；v第二種結(jié)果：輸出電壓偏小或偏大，說明變壓器內(nèi)線圈有局部短路現(xiàn)象或線圈的匝數(shù)不對；v第三種結(jié)果：無輸出電壓，說明線圈內(nèi)部有開路故障。給思想一片飛翔的天空33變壓器的空載檢測法v首先切斷變壓器的負載，然后接通電源，在1530分鐘內(nèi)測量變壓器的空載溫升。如果溫升在允許范圍內(nèi)，說明變壓器正常；如果溫升較高（燙手），說明變壓器存在故障。另外，也可在變壓器的電源回路中串接一只100瓦的燈泡，接通電源后，燈泡如果只是微亮，則說明變壓器正常；如果燈泡很亮，則表明變壓器內(nèi)部