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双绕组变压器
发布时间:2021-09-28浏览次数:190

  声明:,,,。详情

  变压器几乎在所有的电子产品中都要用到,它原理简单但根据不同的使用场合(不同的用途)变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有:电压变换;阻抗变换;隔离;稳压(磁饱和变压器);保护人身安全等,变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯。

  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组合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流入其中之一组线圈时,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为「一次线圈」(Primary 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芯,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芯里,因此,两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中,线圈与铁芯二者间紧密地结合,其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此,变压器之匝数比,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,可以这么说,如果没有变压器,现代工业是无法达到发展到现在的盛况。

  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Hz电力网络之电源均非常庞大,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,但如与电力系统发电能力相比较,它仍然归属于小电力之范围。

  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」其中之一项重要概念,亦即电子学特性之一,其乃预设一种设备,即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时,其间即使用到一种设备-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,更是需要重要考虑的因素。变压器除了能够在一个系统里占有显著百分比的重量和空间外,另一方面在可靠性方面,它亦是衡量因子中之一要项。 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.

  图1是变压器的原理简体图,当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时,导线,它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线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ф1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”。

  如果次级接上负载,次级线相反,起了互相抵消的作用,使铁芯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,ф1也增加,并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通,以保持铁芯里总磁通量不变。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。

  电源变压器标称功率、电压、电流等参数的标记,日久会脱落或消失。有的市售变压器根本不标注任何参数。这给使用带来极大不便。下面介绍无标记电源变压器参数的判别方法。此方法对选购电源变压器也有参考价值。

  1. 从外形识别 常用电源变压器的铁芯有E形和C形两种。E形铁芯变压器呈壳式结构(铁芯包裹线优质硅钢片作铁芯,应用广泛。C形铁芯变压器用冷轧硅钢带作铁芯,磁漏小,体积小,呈芯式结构(线. 从绕组引出端子数识别 电源变压器常见的有两个绕组,即一个初级和一个次级绕组,因此有四个引出端。有的电源变压器为防止交流声及其他干扰,初、次级绕组间往往加一屏蔽层,其屏蔽层是接地端。因此,电源变压器接线. 从硅钢片的叠片方式识别 E形电源变压器的硅钢片是交*插入的,E片和I片间不留空气隙,整个铁芯严丝合缝。音频输入、输出变压器的E片和I片之间留有一定的空气隙,这是区别电源和音频变压器的最直观方法。至于C形变压器,一般都是电源变压器。

  电源变压器传输功率的大小,取决于铁芯的材料和横截面积。所谓横截面积,不论是E形壳式结构,或是E形芯式结构(包括C形结构),均是指绕组所包裹的那段芯柱的横断面(矩形)面积。

  要使一个没有标记的电源变压器利用起来,找出初级的绕组,并区分次级绕组的输出电压是最基本的任务。现以一实例说明判断方法。

  用万用表R×1挡测量,凡相通的端子即为一个绕组。现测得:两两相通的有3组,三个相通的有1组,还有一个端子与其他任何端子都不通。照上述测量结果,画出电路图,并编号。

  从测量可知,该变压器有4个绕组,其中标号⑤、⑥、⑦的是一带抽头的绕组,⑩号端子与任一绕组均不相通,是屏蔽层引出端子。

  对于降压式电源变压器,初级绕组的线径较细,匝数也比次级绕组多。因此,像图4这样的降压变压器,其电阻最大的是初级绕组。

  在初级绕组上通过调压器接入交流电,缓缓升压直至220V。依次测量各绕组的空载电压,标注在各输出端。如果变压器在空载状态下较长时间不发热,说明变压器性能基本完好,也进一步验证了判定的初级绕组是正确的。

  2)套管油位应正常,套管外部应无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异常现象。

  当变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁芯流动,因为铁芯本身也是导体,在垂直于磁力线的平面上就会感应电势,这个电势在铁芯的断面上形成闭合回路并产生电流,好像p一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加,并且使变压器的铁芯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对此进行描述,η=输出功率/输入功率。

  要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识,为此这里我就介绍一下这方面的知识。

  变压器使用的铁芯材料主要有铁片、低硅片,高硅片,的钢片中加入硅能降低钢片的导电性,增加电阻率,它可减少涡流,使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片,变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系,硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示,一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000,高硅片为12000-16000,

  漆包线,纱包线,丝包线,最常用的漆包线。对于导线的要求,是导电性能好,绝缘漆层有足够耐热性能,并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用QZ型号的高强度的聚脂漆包线、绝缘材料

  在绕制变压器中,线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离,均要使用绝缘材料,一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作,层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离,绕阻间可用黄腊布作隔离。

  变压器绕制好后,还要过最后一道工序,就是浸渍绝缘漆,它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命,一般情况下,可采用甲酚清漆作为浸渍材料。

  机器绕制变压器的优点是效率高且外观成形漂亮,但绕制高个子小洞眼的环型变压器却比较麻烦,而且在绝缘处理工艺的可靠性方面反不如手工绕制到位。手工绕制可以将变压器的漏磁做得非常小,其在绕制过程中能针对线圈匝数的布局随时予以调整,所以真正的Hi–END变压器一定是纯手工绕制,纯手工绕制的唯一缺点是效率低、速度慢。

  它们各有其优缺点而不存在谁最好之说,所以严格来讲哪一种变压器都可以做得最好。从结构上来讲,环型能够做到漏磁最小,但声音听感方面EI型则可以把中频密度感做得更好一些。单就磁饱和而言,EI型要比环型强,但在效率上则环型又优于EI型。尽管如此,其问题的关键还是在于你能不能扬长避短而将它们各自的优点充分发挥出来,而这才是做好变压器的最根本。

  的进口放大器中,环型变压器的应用仍然是主流,这基本说明了一个问题。发烧友对变压器的评价要客观公正,你不能拿一个没做好的东西作参考而说它不好。有人说环型变压器容易磁饱和,那你为什么不去想办法把它做到不容易磁饱和?而原本通过技术手段是可以做到这一点的。不下足功夫或者一味地为了省成本,那它当然就容易磁饱和了。同理,只要你认真制作,EI型变压器的效率也是能做到很高的。

  变压器的品质好坏对声音的影响很大,因为变压器的传输能量与铁芯、线圈密切关联,其传递速率对声音的影响起决定性作用。像EI型变压器,人们通常觉得它的中频比较厚,高频则比较纤细,为什么呢?因为它的传输速度相对比较慢。而环型呢?低频比较猛,中高频则又稍弱一点,为什么?因为它传输速度比较快,但是如果通过有效的结构改变,你就可以把环型和EI型都做得非常完美,所以关键还是要看你怎么做。

  不过至少可以肯定一点的是,R型变压器不是太容易做好。用它来做小电流的前级功放和CD唱机电源还可以,如果用来做后级功放的电源,则有比较严重的缺陷。因为R型变压器本身的结构形式不太容易改变,而环型和EI型则相对容易通过改变结构来达到靓声目的。采用R型变压器制作的功率放大器电源,通常声音很板结而匮乏灵气,低频往往没有弹跳力而显得较硬。

  未见得,矽钢片含硅量的大小对变压器的质量影响不是很大,而有取向和无取向则和铁芯的型号有关系。其次,即使是同样型号的铁芯如果你工艺处理不好,那品质差别也是很大的,其差别有时甚至高达百分之四五十。

  好的铁芯而同样的材料其热处理和线卷绕制工艺十分关键,良好的热处理只需很小的10mA激磁电流就能达到15000高斯,而不好的热处理则可能要50mA的激磁电流才能达到相应的15000高斯,这二者之间的悬殊差别是很大的。从专业的角度来判断铁芯的好与不好,主要是通过激磁电流、铁损耗、饱和参数几项指标来进行综合性评价。

  四、环型变压器的带式硅钢片若采用了拼接工艺,是不是就意味着品质肯定不好?

  还不能一概而论,但是拼接的断位头不易太多,因为多一个断位就多了一个漏磁点,所以接头点最好不要超过3个。制作工艺上凡断头拼接均要予先经过酸洗处理,但制造高档音响器材的环型变压器,严格来讲还是采用无拼接的矽钢片为最好,其工艺质量会更有保障。

  由于硅钢在交变磁场中的损耗很小,所以变压器主要都是采用硅钢片来作磁性材料。硅钢片可分为热轧和冷轧两类,冷轧硅钢带由于具有较高的导磁系数和较低的损耗,因此用来制作变压器具有体积小、重量轻、效率高的优势。热轧硅钢带的性能则略逊色于冷轧硅钢带。

  普通的EI型变压器是将硅钢板冲制成0.35–0.5mm厚的E型和I型片子,经过热处理后再插入绕组线包内,这类铁芯以使用热轧硅钢片居多(含硅量很高的优质硅钢片型号为D41、D42、D43、D301)。环型和C型变压器的铁芯则是采用冷轧硅钢带经卷绕而成形,其中C型变压器系经热处理浸漆后再切开制成。

  变压器的漏电感是由未穿过初、次级线圈的磁通产生的,这些磁通穿过空气而自成闭合磁路。增强变压器变压器初、次级间的耦合密度可以减小漏感。良好的变压器其漏感应不超过初级线,高保真Hi–Fi用的胆机输出变压器则不应超过1/500。

  A、将万用表拨至R×1挡,按照中周变压器的各绕组引脚排列规律,逐一检查各绕组的通断情况,进而判断其是否正常。

  A、通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显异常现象。如线圈引线是否断裂,脱焊,绝缘材料是否有烧焦痕迹,铁芯紧固螺杆是否有松动,硅钢片有无锈蚀,绕组线圈是否有外露等。

  B、绝缘性测试。用万用表R×10k挡分别测量铁芯与初级,初级与各次级、铁芯与各次级、静电屏蔽层与衩次级、次级各绕组间的电阻值,万用表指针均应指在无穷大位置不动。否则,说明变压器绝缘性能不良。

  C、线圈通断的检测。将万用表置于R×1挡,测试中,若某个绕组的电阻值为无穷大,则说明此绕组有断路性故障。

  D、判别初、次级线圈。电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的,并且初级绕组多标有220V字样,次级绕组则标出额定电压值,如15V、24V、35V等。再根据这些标记进行识别。

  (1)直接测量法。将次级所有绕组全部开路,把万用表置于交流电流挡(500mA,串入初级绕组。当初级绕组的插头插入220V交流市电时,万用表所指示的便是空载电流值。此值不应大于变压器满载电流的10%~20%。一般常见电子设备电源变压器的正常空载电流应在100mA左右。如果超出太多,则说明变压器有短路性故障。

  (2)间接测量法。在变压器的初级绕组中串联一个10?/5W的电阻,次级仍全部空载。把万用表拨至交流电压挡。加电后,用两表笔测出电阻R两端的电压降U,然后用欧姆定律算出空载电流I空,即I空=U/R。

  F、空载电压的检测。将电源变压器的初级接220V市电,用万用表交流电压接依次测出各绕组的空载电压值(U21、U22、U23、U24)应符合要求值,允许误差范围一般为:高压绕组≤±10%,低压绕组≤±5%,带中心抽头的两组对称绕组的电压差应≤±2%。

  G、一般小功率电源变压器允许温升为40℃~50℃,如果所用绝缘材料质量较好,允许温升还可提高。

  H、检测判别各绕组的同名端。在使用电源变压器时,有时为了得到所需的次级电压,可将两个或多个次级绕组串联起来使用。采用串联法使用电源变压器时,参加串联的各绕组的同名端必须正确连接,不能搞错。否则,变压器不能正常工作。I.电源变压器短路性故障的综合检测判别。电源变压器发生短路性故障后的主要症状是发热严重和次级绕组输出电压失常。通常,线圈内部匝间短路点越多,短路电流就越大,而变压器发热就越严重。检测判断电源变压器是否有短路性故障的简单方法是测量空载电流(测试方法前面已经介绍)。存在短路故障的变压器,其空载电流值将远大于满载电流的10%。当短路严重时,变压器在空载加电后几十秒钟之内便会迅速发热,用手触摸铁芯会有烫手的感觉。此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。

  国内四大变压器制造厂商为:沈阳变压器厂(2004年被特变电工股份有限公司兼并),西安变压器厂,保定变压器厂,特变电工股份有限公司,国外有名的公司有西门子,ABB等。

  拿1块铜板(或1张厚纸板)放在1块永久磁铁下面一定距离处,桌上放一根铁针,使永久磁铁和铜板(或厚纸板)一起慢慢往下移动,当永久磁铁离桌面一定高度时,铁针就被吸到铜板(或厚纸板)上,记下这个高度。

  将铜板换成铁板,重复上述实验,这时永久磁铁必须放得离铁针更近时才能把铁针吸到铁板上,这表明铁板挡住了一部分磁感线。如果用的是纯铁板,永久磁铁必须放得更近才能吸起铁针。这表明纯铁板挡住了更多的磁感线。

  如用纯铁罩把永久磁铁完全包围起来,互相不接触,即使铁针再靠近一些纯铁罩,也不能被吸起来。这是因为铜板或厚纸板是非磁性材料,磁感线可以毫无阻挡地穿过它们,所以铁针很容易吸起来。铁板是磁性材料,它的磁导率较大,有良好的导磁作用,凡进入铁板的磁感线大部分集中在铁板里了。将纯铁做成屏蔽罩,把永久磁铁封闭起来,永久磁铁的磁感线绝大部分都集中在纯铁屏蔽罩内。屏蔽罩约厚,屏蔽效果越好。如果永久磁铁或其他能够产生磁场的物体置于纯铁屏蔽罩外面,则罩外的磁感线也基本上不能进入罩内,对于罩内的物体同样可以免受罩外磁场的影响,从而达到了屏蔽目的。

  对于高频交变磁场,情况就迥然不同了。铜和铝等导电性能良好的金属反而是理想的磁屏蔽材料。铜罩之所以能够屏蔽高频交变磁场,其原因在于高频交变磁场能在铜罩上引起很大的涡流,由于涡流的去磁作用,铜罩处的磁场大大减弱,以致罩内的高频交变磁场不能穿出罩外。同样道理,罩外的高频交变磁场也不能穿入罩内,从而达到磁屏蔽的目的。通常金属的电阻率越小,引起的涡流越大,用这种金属做成的屏蔽罩屏蔽效果越好。铁等磁性材料的电阻率一般都较大,引起的涡流就小,去磁作用就小;另一方面,磁性材料的高频功率损耗大,屏蔽效果差,因此屏蔽高频交变磁场时不采用磁性材料。

  屏蔽的原理是相同的。但是在高频情况下,还没有导磁率很高的材料用于屏蔽。在低频状态下磁导率很高的材料,到了高频状态,磁导率就变得很低了。即使专用的高频铁氧体,也很难超过100,与低频下硅钢片或者纯铁数千上万的磁导率相比差的很多,不能有效地聚集磁场。同时,这些材料都是一次性成型材料,烧制完成以后不能二次加工以适应不同的需要。因此,才不得不使用涡流损耗、反电动势产生反向磁场的方式来实现屏蔽。而产生涡流最好的材料,就是如纯铜、纯铝等低电阻率的材料。

  变压器有铁芯和线圈组成.变压器线圈分初级线圈和次级线圈.在初级线圈中通交流电时.变压器铁芯就产生了交变的磁场.次级线圈就感应出与初级频率相同的交流电.变压器线圈的圈数比等于电压比.例如一个变压器的初级线V的交流电压.变压器不仅可以降压也可升压.远距离输电一般都用变压器升高电压.在用电处再用变压器降到我们所需要的电压

  直流变压器的说法不对.直流电不能变压.直流电要变换电压首先要用电子元件将直流电变为交流电,然后用变压器变换电压.这个设备叫逆变器.

  农网和城网经大力改造后,配变的性能和运行质量虽有所改观,但仍有较大的隐患,大致存在以下几个问题:

  1、根据城农网的普遍特点,负载率在大多数时间内为30-40%,但在高峰时,会经常超负荷运行。一方面,有很多不确定因素,例如,夏天持续高温,空调负荷猛增,农忙或抗旱期间,农网负荷骤增,都有可能使配变短时过载100%;另一方面,高速发展的经济增长带来工业和居民用电需求的增长速度超过电网的建设速度,过载现象一时难以避免。

  2、配变虽有报警和保护装置,但即使报警或跳闸后也无法在短时间内更换变压器,结果造成配变持续超负荷以致烧毁。

  4、随着两网改造和电网不断发展,配电变压器用量剧增,配变使用寿命期后的环保、回收问题,将成为一个严峻课题。

  5、箱变在城市供用电中大批使用,配套的变压器有油变也有干变,油变缺陷之一,就是油老化,绝缘性能下降,维护换油困难;干变的缺陷是防护等级低不宜户外运行。由于箱变内环境温度高,供电部门对其中变压器的负载能力忧心忡忡,难以确定其满载和过载的能力,一旦超负荷出现故障,调换变压器更为困难。

  国外的电网也曾有这样的经历,在20世纪60年代至70年代初,欧美在经济膨胀时期建设配电网络之初,配电变压器负载率仅为40%至50%。随着经济的高速增长,这些电网系统变得陈旧或不堪重负,尤其是配电变压器的负载率持续增长,变压器经常过载,导致故障上升,增容费用也大大增加。

  国外常用两种方法来解决上述问题:其一,采用nomex 绝缘纸和普通油配合的混合绝缘技术对传统变压器进行改造,改造后的设备容量显著提高。电力公司可以更灵活地运行这些设备,负载下降时损耗较低,负载高峰期又可提供较大的容量。已经认可和实施增容改造的国家有:美国、英国、印度、加拿大、澳大利亚和德国等十几个国家;其二,以nomex 绝缘纸和高燃点油配合生产高燃点油变压器。

  20世纪80年代,法国开发使用硅油和nomex 绝缘纸材料的柱上变压器,其广泛运用在人员拥挤的重要区域。国内电力机车上的机载变压器也有采用nomex 绝缘纸和硅油组合的绝缘系统的,已有多年运行经验。由于可持续发展战略和当今环保的要求,国内外制造厂及专家不断探索,采用nomex 绝缘纸和清洁可分解的高燃点β油制造出安全、环保的配电变压器将有效地减少和消除隐患。

  双绕组变压器是一种常用的变压器产品,是根据不同的使用场合(不同的用途)变压器的绕制工艺会有所不同的要求,主要功能有电压变换、阻抗变换、隔离、稳压等。今天我们就来具体介绍一下双绕组变压器有功和无功功率损耗的计算,希望可以帮助到大家。(1)计算依据:《工业与民配电设计手册》第四...

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