大电流变压器

变压器的主要功能及其原理 变压器的简介　　变压器的功能主要有：电压变换；电流变换，阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）;自耦变压器；高压变压器（干式和油浸式）等，变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯，XED型，ED型CD型。 　　变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、 全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、 单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器 试验变压器 转角变压器 大电流变压器 励磁变压器 。 　　变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，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之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。 　　一般指连接交流电源的线圈称之为「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。 　　大部分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，大部分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，可以这样说，没有变压器，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50Hz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，其中有些部分属放大电力者，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分得以电气隔离;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，亦即二手机器人电子学特性之一，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。 　　变压器又有其做试验而用的，是试验变压器，分别可以分为充气式，油浸式，干式等试验变压器，是发电厂、供电局及科研单位等广大用户的用来做交流耐压试验的基本试验设备，通过了国家质量监督局的标准,用于对各种电气产品、电器元件、绝缘材料等进行规定电压下的绝缘强度试验 　　变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件 　　1.变压器 ---- 静止的电磁装置 　　变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能 　　电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。 　　变压器原理 　　与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组 　　与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组 　　一次绕组的 二次绕组的 　　电压相量 U1 电压相量 U2 　　电流相量 I1 电流相量 I2 　　电动势相量 E1 电动势相量 E2 　　匝数 N1 匝数 N2 　　同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为 φm ,该磁通量称为主磁通 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。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。变压器的工作原理 　　变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器 　　输送的电能的多少由用电器的功率决定.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。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。 　　按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。 　　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。电源变压器的特性参数　　工作频率　　变压器锅炉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。 　　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。 　　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。 　　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。 　　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50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。　　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。 　　效率 　　指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。 　　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

一、设计 2kVA 以下的电源变压器及音频变压器一些电子线路设计人员及电子、电工爱好者经常碰到设计好的变压器，绕制时却绕不下；另外，设计的变压器，在带足负载后，次级电压明显下降。还有一部分设计的变压器的性能良好，但成本较高而没有商业价值。笔者在这里谈谈变压器的设计方法与技巧。 　　变压器截面积确定： 　　大家知道铁芯截面积是根据变压器总功率“ P ” 　　确定的 (A=1.25 根号 P) 。在设计时。假定负载是恒定不变的，则其铁芯截面积通常可选取计算的理论值。如果其负载是变化比较大的，例如，音频、功放电源等变压器的截面积，则应适当大于理论计算值，这样才能保证有足够的功率输出能力 ( 因为一旦截面积确定后，就不可能再选择功率余量了 ) 。如何确定这些变压器的“ P ”值呢 ? 应该计算出使用时负荷的最大功率，并且估算出某些变压器在使用中需要输出的最大功率。特别是音频变压器、功放电路的电源变压器等 ( 笔者测试过多种功放电路的音频变压器、功放电路的电源变压器；音频变压器在大动态下明显失真，电源变压器在大动态下次级电压明显下降。经测算，截面积不够是产生上述现象的主要原因之一 ) 。 　　每伏匝数的确定：　　变压器的匝数主要取决于铁芯截面积和硅钢片的质量，通常从参考书籍计算出的每伏匝数是比较多的，经实验证明，从理论设计的数值上，将每伏匝数降低 10% ～ 15% 是没有问题的。例如，一只的电源变压器，根据理论计算 ( 中矽钢片 8500 高斯每伏匝数为 7.2 匝，而实际每伏只需 6 匝就可以了，且这样绕制的变压器空载电流在 26mA 左右。 　　笔者和同行在解剖过日本生产的家用电器上的电源变压器时发现，他们生产的变压器每伏匝数比我们国产的变压器线圈匝数要少得多，同样 35W 的电源变压器每伏匝数只有匝，空载电流 45mA 左右。 　　通过适当减少匝数，绕制出来的变压器不但可以降低内阻，而且避免了采用普通规格硅钢片时经常出现的绕不下的麻烦，还节省了成本，提高了性价比。 　　漆包线的线径确定： 　　线径是根据负载电流而确定的。由于在不同的情况下，漆包线通载电流差距较大，故确定线径的幅度也较大，一般在额定的电流下连续工作的变压器，其工作电流基本不变，但在散热条件不理想，且环境温度比较高时，应按电流密度为 2A ／平方毫米选取漆包线的线经。如果变压器连续工作时负载电流基本不变。但本身散热条件很好，环境温度又不高。漆包线按电流密度 2.5A ／平方毫米选取线径；假如一般时段工作电流只有最大电流的 1 ／ 2 ，漆包线按电流密度 3.3~5A ／平方毫米选取线径，音频变压器的漆包线按电流密度 3.5 ～ 4A 平方毫米选取线径。这样，因时制宜取材，既可保证质量又可大大降低成本。　　二、两种特殊变压器设计方法与技巧高压工频变压器：　　这类变压器往往工作电压几千伏，但电流只有毫安至几十毫安，由于电压较高，次级的绝缘要求很高。 　　在绕制时，常采用层层垫纸，这按通常方法设计且采用普通规格化的硅钢片是绕不下的。故应选用窗口较大的硅钢片，另外适当增加叠厚，用加大截面积的办法来减少初、次级的匝数。 　　多次级的变压器： 　　这类变压器的次级多数在七八组以上，电流大小不等，但每组不一定同时接负载。所以计算功率不一定全部算进去，只要将同时带负载的次级绕组计算出来即可。同样应选窗口较大的硅钢片，初级线圈的线径应根据次级各组同时使用的实际功率确定。采用以上的方法设计，既能保证性能又可以降低生产的成本。 　　概言之：要想设计出性价比高的变压器，铁芯截面积只能大不可小，适当减少每伏匝数．详细分析负载情况，合理选用漆包线的规格。只有通过反复实践与推算、推敲，才能真正掌握变压器的设计方法与技巧。