第6章变压器知识点及实用电路详解(电子线路课件)

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1、王琳,第6章 变压器知识点及实用电路详解,一、教学内容： 6.1 认识变压器 6.2 变压器的主要特性 6.3 电源变压器电路详解 二、教学时数： 4学时 三、教学方法： 理论与实际动手相结合,第6章 变压器知识点及实用电路详解,一、教学目标： 能认识变压器。 了解变压器的主要特性。 会分析变压器的实用电路。 二、教学重点： 认识变压器 三、教学难点： 分析变压器的实用电路。,第6章 变压器知识点及实用电路详解,6.1 认识变压器,变压器是一种利用线圈电磁感应特性制成的器件。它也是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压

2、（或电流）。在电路中用字母“T”（旧标准为“B”）表示。 变压器的功能： 变压器是利用初级、次级绕组之间匝数比的不同来改变电压比或电流比，实现电能或信号的传输与分配。其主要有降低、提升交流电压、信号耦合、变换阻抗、隔离等作用。,1、分类 按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。 按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。 按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。 按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。,6.1 认识变压器,2、变压器的外形特征 开关变压器 电源变压器 中频变压器,

3、6.1 认识变压器,6.1 认识变压器,3、变压器的图形符号 从它的图形符号上，可以看出变压器的各线圈结构情况，这对分析变压器电路和 检测变压器都有利。 变压器的图形符号没有统一的具体形式，变化比较多，但不影响识图。 自耦变压器的图形符号与电感器的图形符号有些类似，但前者必有一个抽头，后者没有抽头。,6.1 认识变压器,4、变压器的结构 变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。 除此之外还有骨架、外壳和引脚。,6.1 认识变压器,5、变压器的工作原理 当一个正弦交流电压U1加在初

4、级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。,6.1 认识变压器,如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通2，2的方向与1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初

5、级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，1也增加，并且1增加部分正好补充了被2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。,6.1 认识变压器,关于变压器工作原理的说明： 输出电压与输入电压频率相同； 不能输出直流电压，（当初级线圈输入直流电压时，次级线圈不能输出直流电压）。 总结：当给变压器初级线圈输入交流电压时，它的次级线圈两端会输出交流电压，这就是变压器的基本工作原理。,6.1 认识变压器

6、,6、变压器的损耗 当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。 由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来

7、对此进行描述，=输出功率/输入功率。,6.1 认识变压器,6.1 认识变压器,7、变压器的主要参数 1、工作频率：变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。 2、额定功率：在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。 3、额定电压：指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。 4、电压比：指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。,6.1 认识变压器,5、空载电流：变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于5

8、0Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。 6、空载损耗：指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。 7、效率 ：指次级功率P2与初级功率P1的比值。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。 8、绝缘电阻：表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。,音频变压器和高频变压器特性参数 频率响应：指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。 通频带：如果变压器在中间频率的输出电压为U0，当输出电压（输入电压保持不变）下降到0.707U0时的频

9、率范围，称为变压器的通频带B。 初、次级阻抗比：变压器初、次级接入适当的阻抗Ri和Ro,使变压器初、次级阻抗匹配，则Ri和Ro的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下，变压器工作在最佳状态，传输效率最高。,6.1 认识变压器,6.1 认识变压器,8、变压器的标注方法 最常用的标注方法是直标法，各种用途变压器标注的具体内容不同，无统一格式。 （1）DB-50-2 （DB表示电源变压器；50表示额定功率；2表示产品的序号） （2）音频输出变压器在次级线圈引脚处标出8（表示只能接阻抗为8 的扬声器） （3）有的电源变压器在外壳上标出变压器的图形符号，然后在各线圈符号上标出电压数值（说明各线圈的输

10、出电压）,6.1 认识变压器,8、变压器的标注方法 低频变压器的型号命名法由三部分组成:例DB一20一3 第一部分:主称，用字母表示。 第二部分:功率，用数字表示。 第三部分:序号，用数字表示。,6.1 认识变压器,例如1：SJL-1000/10，为三相油浸自冷式铝线、双线圈电力变压器，额定容量为1000千伏安、高压侧额定电压为10千伏 电力变压器的型号表示方法:基本型号+设计序号-额定容量(KVA)/高压侧电压 例如2:S7-315/10变压器：即三相（S）铜芯10KV变压器,容量315KVA,设计序号7为节能型. 例如3：scr9-500/10，s11-m-100/10 S-三相 C-浇注

11、成型（干式变压器） r缠绕型 9（11）-设计序号 500（100）-容量（KVA） 10-额定电压（KV） m-密闭,6.1 认识变压器,中频变压器的命名方法： 晶体管收音机 (调幅) 中的中频变压器命名方法由三部分组成: 第一部分:主称，用几个字母组合表示名称、特征、 用途。 第二部分:外形尺寸， 用数字表示。 第三部分:序号，用数字表示。“1”表示第一中放电用中频变压器,“2”表示第二中放电路用中频变压器;“3”表示第三中放电路用中频变压器。 例：TTF一1一1表示调幅收音机用的磁性瓷心式中频变压器，第一个“1”表示外形尺寸为7x7x12，第二个“1”表示序号（1）是第一级中放用中频变压

12、器。,6.1 认识变压器,9、变压器的常见故障：匝间短路 Note： a.分析含有变压器的电路时要分两部分来分析：当电源波形为上半轴时，上为“+”，下为“”。反之，则为“”，下为“+”。 b.变压器实物引脚少的为输入端，引脚多的为输出端，露出的导线接地用。 c.正常变压器运行时的温度不高，声音不太大，并且不会电人。受损时的运行温度高，声音大，并且会电人。,10、电压比概念 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N2N1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N2N1时，其感应电动势

13、要比初级所加的电压低，这种变压器称为降压变压器。当变压器制造出来后，它的电压比就定了。 n=N1/N2=U1/U2 式中n称为电压比(圈数比) 当n1时，则N1N2，U1U2，该变压器为升压变压器。反之则为降压变压器。,6.1 认识变压器,11、电压、电流和阻抗的关系 降压变压器的输出电压虽然低，但是输出电流大，所以次级线圈比初级线圈线径粗。升压变压器则相反。 变压器初级线圈和次级线圈的阻抗关系如下表：,6.1 认识变压器,变压器的隔离特性 Note：当人身同时接触次级线圈的两端时，便有220V的电压加到人体上。次级线圈的两端分别对地的电压为零。,6.2 变压器的主要特性,变压器的同名端特性

14、Note：对同一个线圈的两个端点，由于它们的电压相等，相位相反，所以是异名端。同名端只出现在紧耦合的变压器中。,6.2 变压器的主要特性,变压器的通交隔直特性 Note： a.变压器不能将初级线圈中的直流电流加到次级线圈，具有隔直特性。 b.变压器初级线圈中通过交流电流时，次级线圈两端有交流电压输出，具有通交特性。 c.在变压器中，次级线圈的输出电压一定是交流 电压，这一电压的频率一定与初级线圈中的输入电压频率相同。,6.2 变压器的主要特性,变压器的互感现象和屏蔽 a.互感现象 当给变压器的初级线圈通入交流电时，初级线圈产生交变磁场，次级线圈中的交变磁通引起感应电动势。 初级线圈和次级线圈之

15、间的相互作用称为耦合。 b.屏蔽 为防止散布在变压器附近的磁力线通过变压器附近的其它线圈或电路，在其它线圈中产生感应电动势而造成磁干扰，需要给变压器加上屏蔽壳，使其中的磁场不向外辐射。,6.2 变压器的主要特性,6.3 电源变压器电路详解,一、简单的电源变压器电路 变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的较低的交变电压，这一电压加到整流二极管VD 上。 分析的关键： 1.从电路中看清电源变压器有几组次级线圈。 2.找出次级线圈的哪一端接地线。这对于检测时电压的测量很重要。,次级线圈带抽头电源变压器电路,6.3 电源变压器电路详解,次级线圈带抽头接地的电源变压器电路,6.3 电源变压器电路

16、详解,6.3 电源变压器电路详解,二、半波整流电路 变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。 半波整流是以“牺牲”一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低，因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。,6.3 电源变压器电路详解,二、全波整流电路 工作原理：可用图示的波形图说明。在0间内，e2a 对Dl为正向电压，D1 导通，在R 上得到上正下负的电压；e2b 对D2为反向电压，D2 不导通。在-2时间内，e2b 对D2为正向电压，D2导通，在R上得到的仍然是上正下负的电压；e2a 对D1为反向电压，D1 不导通。,6.3 电源变压器电路详解,