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28 初版页数共53 页 工程部 员工专业知识培训教材 工程部 第1页共53 页

第一章 变压器的概述 变压器的最基本型式,包括两组绕有导线的线圈,并且彼此以电感方式称合一起.

当一交 流电流(具有某一已知频率) 流于其中之一组线圈时,于另一组线圈中将感应出具有相同频率的 交流电压,而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链的程度. 一般指连接交流电源的线圈称之为 一次线圈 (Primamary Coil) ;

而跨于此线圈的电压 称之为 一次电压 .在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压,是由一次线圈与二次线 圈间的 匝数比 所决定的.因此,变压器区分为升压与降压变压器两种. 大部份的变压器均有固定的铁心,其上绕有一次与二次的线圈.基于铁材的高导磁性,大 部份磁通量局限在铁心里,因此,两组线圈藉此可以获得相当高程度的磁耦合.在一些变压器 中,线圈与铁心二者间紧密地结合,其一次与二次电压的比值几乎与二者的线圈匝数比相同. 因此,变压器的匝数比,一般可作为变压器升压或降压的参考指标.由于此项升压与降压的功 能,使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物,提升输电电压使得长途输送电力更为 经济,至于降压变压器,它使得电力运用方面更加多元化,我们可以这幺说,倘无变压器,则 现代工业实无法达到目前发展的现况. 电子变压器除了体积较小外, 在电力变压器与电子变压器二者之间, 并没有明确的分界线. 一般提供 60Hz 电力网络的电源均非常庞大,它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量.电子 装置的电力限制,通常受限于整流、放大,与系统其它组件的能力,其中有些部份属放大电力 者,但如果与电力系统发电能力相比较,它仍然归属于小电力的范围. 各种电子装备常用到变压器,理由是:提供各种电压阶层确保系统正常操作;

提供系统中 以不同电位操作部份得以电气隔离;

对交流电流提供高阻抗,但对直流则提供低的阻抗;

在不 同的电位下,维持或修饰波形与频率响应. 阻抗 的其中一项重要概念,即电子学特性,是一 种假想的设备,即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时,其间要使用到一种设 备―变压器. 对于电子装置而言, 重量和空间通常是一项努力追求的目标, 至于效率、 安全性与可靠性, 更是重要的考虑因素.变压器除了能够在一个系统里占有显着百分比的重量和空间外,另一方 面在可靠性方面,它亦是衡量因子中的一个要项. 因为上述与其它应用方面的差别,使得电力 变压器并不适合应用于电子电路上. 员工专业知识培训教材 工程部 第2页共53 页

第二章 变压器的原理

1、变压器的制作原理: 在发电机中,不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈,均能在线圈中感应 电势,此两种情况,磁通的值均不变,但与线圈相交链的磁通数量却有变动,这是互感应的 原理.变压器就是一种利用电磁互感应,变换电压,电流和阻抗的器件.

2、在电路中,变压器表示符号为:

3、技术参数: 对不同类型的变压器都有相应的技术要求,可用相应的技术参数表示.如电源变压器 的主要技术参数有:额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压 调整率、 绝缘性能和防潮性能, 对于一般低频变压器的主要技术参数是: 变压比、 频率特性、 非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等. a、电压比: 变压器两组线圈圈数分别为 N1 和N2,N1 为初级,N2 为次级.在初级线圈上加一 交流电压,在次级线圈两端就会产生感应电动势.当N2>

N1 时,其感应电动势要比初 级所加的电压还要高,这种变压器称为升压变压器:当N2V2,该变压器为降压变 压器.反之则为升压变压器. b、变压器的效率: 在额定功率时,变压器的输出功率和输入功率的比值,叫做变压器的效率,即η= x100% V2 N2 n V1 N1 P2 ―― P1 N1 N2 员工专业知识培训教材 工程部 第3页共53 页 式中 η 为变压器的效率;

P1 为输入功率,P2 为输出功率. 当变压器的输出功率 P2 等于输入功率 P1 时, 效率 η 等于 100%, 变压器将不产生 任何损耗.但实际上这种变压器是没有的.变压器传输电能时总要产生损耗,这种损耗 主要有铜损和铁损. 铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗.当电流通过线圈电阻发热时,一部分电能 就转变为热能而损耗.由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成,因此称为铜损. 变压器的铁损包括两个方面.一是磁滞损耗,当交流电流通过变压器时,通过变压 器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化,使得硅钢片内部分子相互摩擦,放出热能, 从而损耗了一部分电能,这便是磁滞损耗.另一是涡流损耗,当变压器工作时.铁芯中 有磁力线穿过,在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流,由于此电流自成闭合回路 形成环流,且成旋涡状,故称为涡流.涡流的存在使铁芯发热,消耗能量,这种损耗称 为涡流损耗. 变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系,通常功率越大,损耗与输出功率比 就越小,效率也就越高.反之,功率越小,效率也就越低. 员工专业知识培训教材 工程部 第4页共53 页

第三章 变压器材料介绍 一 线架 Bobbin

(一) 作用:顾名思义,Bobbin(线架或骨架) 在变压器中起支撑 Coil(线圈) 的作用.

(二) Bobbin 的分类:

1、依据变压器的性质要求不同,按材质分为:热塑性材料,热固性材料. 热塑性材料我们常用的有尼龙(NYLON) ,塑料(PET) ,塑料( PBT) 三种.热 固性材料我们常用到的有电木(PM) .

2、依据变压器的形状不同,Bobbin 又分为立式,卧式,子母式,抽屉式,单元格, 双格.

(三) 特性及用途:

1、电木(PM) :热固性材料,稳定性高,不易变形,耐温 150°C,可承受 370°C 的高 温.表面光滑,易碎,不能回收.用于耐温较高的变压器.

2、尼龙(NYLON) :热塑性材料,工程塑料,延展性好,不易碎,耐温 115°C,易吸 水,使用前先用 80°C 的温度烘烤,使固性稳定.表面光滑,半透明,不易碎.一般 用于耐油性强的变压器上.

3、塑料(PET) :热塑性材料,510 系统,硬性高,易成形.不易变形,耐温 170°C, 表面不光滑,不易碎,一般用于绕线管.

4、塑料(PBT) :热塑性材料,较软,不易变形,不耐高温(160°C) ,表面不光滑,不 易碎一般用于绕线管 热塑性材料可回收使用:第一次为 20%,第二次为 15%,第三次 7% . 员工专业知识培训教材 工程部 第5页共53 页二铁芯 Core 铁芯从用途上分高、低频、Coil 三种:

1、高频类:铁粉芯 Ferrite core Ferrite core 用于高频变压器 它是一种带有尖晶石结晶状结构的陶磁体,此种 尖晶石为氧化铁和其它二价的金属化合物.如kFe2O4(k 代表其它金属) ,目前常 使用的金属有锰(Mn) 、锌(Zn) 、镍(Ni) 、镁(Ng) 、铜(Cu) . 其常用组合如锰锌(Mn Zn) 系列、镍锌 (Ni Zn) 系列 及镁锌(Mg Zn) 系列.此种材具有高导磁率和高阻抗的物 理特性,其使用频率范围由 1kHz 到超过 200kHz.

2、低频类:硅钢片(LAMINATION) 硅钢片用于低频变压器,其种类很多,按其制作工艺不同可分为 A:锻烧(黑片) 、 N:无锻烧(白片) 两种.按其形状不同可分为:EI 型、UI 型、C 型、口型. 口型硅钢片常在功率较大的变压器中使用,它绝缘性能好,易于散热,同时磁 短路,主要用于功率大于 500~1000W 和大功率变压器中. 由两个 C 型硅钢片组成一套硅钢片称为 CD 型硅钢片, 用CD 型硅钢片制作的 电源变压器在截面积相同的条件下,窗口愈越高,变压器功率越大.由于铁芯两侧 可以分别安装线圈,因此变压器的线圈匝数可分配在两个线包上,从而使每个线包 的平均匝长较短,线圈的铜耗减小.另外如果把要求对称的两个线圈分别绕在两个 线包上,可以达到完全对称的效果. 由四个 C 型硅钢片组成一套硅钢片称为 ED 型硅钢片.ED 型硅钢片制成的变 压器外形呈扁宽形,在功率相同的条件下 ED 型变压器比 CD 型变压器矮些,宽度 大些,另外由于线圈安装在硅钢片中间,有外磁路,因此漏磁小,对整体干扰小. 但是它所有线圈都绕在一个线包上,线包较厚,故平均匝长较长,铜耗较大. C 型铁芯性能优异所制作的变压器体积小、 重量轻、 效率高, 装配的角度来看, C 型硅钢片零件很少, 通用性强, 因此生产效率高, 但是 C 型硅钢片加工工序较多, 作较复杂,需用专用设备制造,因而目前成本还较高. 我们主要使用的是 EI 型硅钢片.E 型硅钢片又称壳型或日型硅钢片,它的主 要优点是初、次级线圈共同一个线架,有较高的窗口占空系数(占空系数 Km:铜线 员工专业知识培训教材 工程部 第6页共53 页 净截面积和窗口面积比) ;

硅钢片对绕组形成保护外壳,使绕组不易受到机械伤损 伤;

同时硅钢片散热面积较大,变压器磁场发散较少.但是它的初次级漏感较大, 外来磁场干扰也较大,此外,由于绕组平均周长较长,在同样圈数和铁芯截面积条 件下,EI 型铁芯的变压器所用的铜线较多. 硅钢片的厚度常用的有 0.20mm、0.35mm、0.5mm 三种. 硅钢片的组装方式有交迭法和对迭法两种. 交迭法是将硅钢片的开口一对一交 替地分布在两边,这种迭法比较麻烦,但硅钢片间隙小,磁阻小,有利于增大磁通, 因此电源变压器都采用这种方法.对迭法常用于通有直流电流的场合,为避免直流 电流引起饱和,硅钢片之间需要留有空隙,因此对迭法将 E 片与 I 片各放一边,两 者之间的空隙可用纸片来调节 我们厂常用的有硅钢片材质有 Z-

11、H-

18、H-

50、H........

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