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(hào),輸入端220V 50HZ,輸出端 50HZ,每一個(gè)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(jí)線圈 （原線圈）。1、2端對(duì)面的端子3、4端稱為輸出端，是用來(lái)連 接電器設(shè)備的。由它相連的線圈的稱次級(jí)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),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(qiáng)度高。

2、變壓器的初級(jí)線圈電路和次級(jí)線圈電路一般彼此不連通（自耦變壓器例外），它的能量是靠鐵心中的互感磁通來(lái)傳遞的。為了增強(qiáng)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),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(shí),含硅量少于3.5%的硅鋼片才能進(jìn)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

3、.因此,冷軋硅鋼片可作低頻大功率電感元件的鐵心.,給思想一片飛翔的天空,8,變壓器之骨架,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。 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(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。,給思想一片飛翔的天空,9,變壓器之線圈,變壓器的繞組一般 采用絕緣良好的漆包線繞制而成。 線圈排列的順序通常是先繞初級(jí)線圈，后繞次級(jí)線圈。若次級(jí)有幾個(gè)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

4、，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,10,變壓器之線圈,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(qiáng)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(hào)通過(guò)電源竄入無(wú)線電設(shè)備，在變壓器的初、次級(jí)間通常加有銅箔或鋁箔在初級(jí)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,變壓器的構(gòu)造 電感變壓器的原理 變壓器線圈計(jì)算方法 變壓器的檢測(cè)方法,給思想一片飛翔的天空,12,變壓器性能參數(shù),變壓比：指變壓器次級(jí)電壓與初級(jí)電壓的比值，或次級(jí)線圈匝數(shù)與初級(jí) 線圈匝數(shù)的比值。 額定功率：指在規(guī)定的

5、頻率和電壓下，變壓器能長(zhǎng)期工作而不超過(guò)規(guī)定溫升的輸出功率。額定功率的容量單位用伏安表示。 溫升：變壓器的溫升主要指線圈的溫升，因?yàn)樗绊懽儔浩鞯慕^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(shí)比周圍的環(huán)境溫度升高的數(shù)值。 效率：指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。 空載電流：當(dāng)變壓器次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)中仍有一定的電流，這部分電流叫空載電流。 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(dāng)外加電壓時(shí)，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(guò)低，可能會(huì)使設(shè)備機(jī)殼帶電，工作不穩(wěn)定，甚至對(duì)設(shè)備各人身帶來(lái)危害。,給思想一片飛

6、翔的天空,13,變壓器的特性,變壓器是以互感現(xiàn)象為理論基礎(chǔ)的電磁裝置. 電源提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。 理想變壓器是實(shí)際變壓器的抽象，它忽略了一些次要因素，即假設(shè)沒(méi)有漏磁；2個(gè)線圈不存在直流電阻，從而沒(méi)有導(dǎo)線中的焦耳損耗；鐵心中沒(méi)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(shuō)電能的轉(zhuǎn)換效率是100%（電路中，變壓器的實(shí)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,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(gè)交變的磁通又在副線圈內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，成為用電器具的電源，這樣

7、就完成了能量的傳遞過(guò)程。,給思想一片飛翔的天空,15,變比公式,變壓器能量轉(zhuǎn)換試驗(yàn) 測(cè)試條件： 在變壓器原線圈的回路中串聯(lián)一只燈泡S和開(kāi)關(guān)K，在副線圈的回路中設(shè)置S1和S2等2個(gè)燈泡。，合上K，使原線圈接通電源，燈泡S會(huì)有什么反應(yīng)？當(dāng)接通S1燈泡時(shí)，原線圈燈泡S又會(huì)有什么反應(yīng)？同時(shí)接通S2燈泡時(shí)，S燈泡又會(huì)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(yàn),試驗(yàn)結(jié)果是： 當(dāng)原線圈開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，燈泡S會(huì)微微發(fā)亮，即表示有電流流過(guò)，但是電流很小。這時(shí)副線圈因開(kāi)路而無(wú)電流，稱為空載。當(dāng)燈泡S1接通后，燈泡S也變得比空載時(shí)亮得多了。當(dāng)把燈泡S2也接通后，燈泡S2也亮了。燈泡S則又亮了許多。,

8、給思想一片飛翔的天空,17,變壓器能量轉(zhuǎn)換試驗(yàn)結(jié)論,從實(shí)驗(yàn)中我們得知，燈S1、S2發(fā)亮所需的電能是由電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(fù)載確定的。若負(fù)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(guò)程）。當(dāng)沒(méi)有負(fù)載（即為空載）時(shí)，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(fù)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,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

9、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?。辉褦?shù)N2少，則電流I2大。所以在設(shè)計(jì)和制作時(shí)，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,在變壓器的初級(jí)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(guò)，用金屬棒兩端電線短接，5秒鐘之后金屬兩端電線嚴(yán)重發(fā)熱燙手，在一定的時(shí)間之后電線將燒斷。 從以上試驗(yàn)可以看出：實(shí)際金屬棒從環(huán)形電感變壓器中心穿過(guò)就可以看作電線繞在硅

10、鋼片上其實(shí)它就是一個(gè)電磁裝置。所以在安裝變壓器時(shí)應(yīng)注意不能有任何導(dǎo)體從電感變壓器中心穿過(guò)。,給思想一片飛翔的天空,20,培訓(xùn)大綱,變壓器的構(gòu)造 電感變壓器的原理 變壓器線圈計(jì)算方法 變壓器的檢測(cè)方法,給思想一片飛翔的天空,21,變壓器的繞組計(jì)算,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(jí)線圈是多組抽頭的，則輸出總功率P出應(yīng)為各個(gè)線圈輸出功率之和。 P出=U1I1+U2I2+（伏安） 公式中，U1，U2次級(jí)線圈電壓有效值； I1，I2次級(jí)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(jì)算,一、計(jì)算變壓器的輸入電流 由于變壓器在帶負(fù)載運(yùn)

11、行時(shí)，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(shí)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)(安) 公式中,U1初級(jí)線圈電壓有效值； 1.11.2考慮到變壓器空載時(shí)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 二、計(jì)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,變壓器的截面積S的大小與變壓器功率計(jì)算關(guān)系為： S=K0 P出 （厘米） 公式中，K0經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可根據(jù)下表選用： 經(jīng)驗(yàn)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）,給思想一片飛翔的天空,24,線圈的匝數(shù),設(shè)變壓器每

12、感應(yīng)1伏電動(dòng)勢(shì)所需繞的匝數(shù)為N0，在頻率為50赫下工作時(shí)，根據(jù)公式： 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(qiáng)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(hào)，可將硅鋼片扭一下。如硅鋼片薄而脆，則說(shuō)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(gè)線圈的匝數(shù)，即： N1=U1N0 N2=U2N0 注意，在次級(jí)線圈中應(yīng)增加5%的匝數(shù)

13、，以便補(bǔ)償有負(fù)載時(shí)的電壓降。,給思想一片飛翔的天空,25,實(shí)例（一）,首先求出輸出總功率 然后計(jì)算出鐵心的截面積 再計(jì)算每感應(yīng)一伏電壓所需的匝數(shù) 再計(jì)算初級(jí)/次級(jí)線圈所需的匝數(shù) 如有電感變壓器 ： PRI：220V50HZ SEC：12V20.83A 250W 請(qǐng)計(jì)算它的初級(jí)與次級(jí)所繞的匝數(shù)?,給思想一片飛翔的天空,26,實(shí)例(一),首先計(jì)算S截面積: S=K0 P總 =1.575*15.81124.9CM 計(jì)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(jì)算初級(jí)次級(jí)線圈匝數(shù): N初=U初*N0=220*2.58

14、568(匝) N次=U次*N0=12*2.58*105% 32.5(匝),給思想一片飛翔的天空,27,變壓器的繞制（一）,一、繞線前的準(zhǔn)備工作 （1）選擇導(dǎo)線和絕緣材料。選擇時(shí)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(jìn)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(duì)地起絕緣作用。目前多采用紙心無(wú)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(zhǎng)度，而長(zhǎng)度稍大于骨架的周長(zhǎng)。,給思想一片飛翔的天空,28,變壓器的繞制（一）,二、先將木心裝在繞線機(jī)上，繞線架套入木心。起繞時(shí)，在導(dǎo)線引線頭（結(jié)束時(shí)在線尾）壓入一條黃蠟布條（約

15、1厘米），以便抽緊起始線頭（或線尾），起繞后，導(dǎo)線不可過(guò)于靠近骨架邊沿，應(yīng)留出23毫米的空間，以免繞線時(shí)漆包線滑出，插片時(shí)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(gè)線圈包好對(duì)鐵心絕緣，并用膠水粘牢。 一般的家電變壓器尤其是視聽(tīng)器材，在初、次級(jí)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(zhǎng)度則比初級(jí)線圈的周長(zhǎng)短10毫米左右.將銅箔夾在初、次級(jí)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 為防潮并增加絕緣強(qiáng)度,繞好的線圈一般應(yīng)作

16、絕緣處理. 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(shí)后,取出并立即浸入絕緣清漆中約半小時(shí),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(shí)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(dòng)噪音.,給思想一片飛翔的天空,30,培訓(xùn)大綱,變壓器的構(gòu)造 電感變壓器的原理 變壓器線圈計(jì)算方法 變壓器的檢測(cè)方法,給思想一片飛翔的天空,31,變壓器的檢測(cè)方法,變壓器的常見(jiàn)故障有內(nèi)部初、次級(jí)線圈的開(kāi)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(guò)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

17、以對(duì)變壓器的檢測(cè)十分必要。,給思想一片飛翔的天空,32,變壓器的動(dòng)態(tài)檢測(cè),在變壓器的初級(jí)線圈上加220V、50赫的交流電壓，然后用萬(wàn)表的交流電壓擋測(cè)其輸出電壓修值，這種測(cè)量結(jié)果有3種可能性。 第一種結(jié)果：輸出電壓正常，說(shuō)明變壓器正常； 第二種結(jié)果：輸出電壓偏小或偏大，說(shuō)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(duì)； 第三種結(jié)果：無(wú)輸出電壓，說(shuō)明線圈內(nèi)部有開(kāi)路故障。,給思想一片飛翔的天空,33,變壓器的空載檢測(cè)法,首先切斷變壓器的負(fù)載，然后接通電源，在1530分鐘內(nèi)測(cè)量變壓器的空載溫升。如果溫升在允許范圍內(nèi)，說(shuō)明變壓器正常；如果溫升較高（燙手），說(shuō)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(shuō)明變壓器正常；如果燈泡很亮，則表明變壓器內(nèi)部有局部短路現(xiàn)象。,給思想一片飛翔的天空,34,變