1、电子元器件基础培训主讲：武庆贺2013.3.6,变压器（transformer）,变压器的定义及原理变压器的结构变压器的主要特性参数变压器的分类常见变压器,目录,各种变压器,1. 基本介绍,变压器就是一种利用电磁互感原理，变换电压，电流和阻抗的器件。,功能：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。,主要构件 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，其中连接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 根据不同的需要，变压器可以有多个次级绕组，以输出不同的电压。,电路表示：“T”，符号如右图,原理： 当初级线圈中通有交流电变压器流时，铁芯（或磁芯）中便产
2、生交流磁通（自感原理），使次级线圈中感应出电压（或电流）（互感原理），感应的电压大小取决于两线圈的匝数比。,、按相数分： 单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。 三相变压器：用于三相系统的升、降电压。,2. 主要分类, 、按冷却方式分： 干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却。 油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。, 、按用途分： 电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。 仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。 试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。 特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、
3、电容式变压器、移相变压器等。, 、按绕组形式分： 双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。 三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。 自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。, 、按铁芯形式分： 芯式变压器：用于高压的电力变压器。 非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。 壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。,3. 变压器的材料,铁芯是变压器的磁
4、路部分，按铁芯的构造，变压器可分为芯式和壳式两种，如图所示： 芯式铁芯一般用于大型变压器； 壳式铁芯一般用于小型变压器。,、铁芯,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。,低频变压器一般用高导磁率的硅钢片（铁芯），高频变压器则用高频铁氧体磁芯。 变压器使用的铁芯材料是铁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12000-16
5、000。,、绕制变压器通常用的材料 漆包线，纱包线，丝包线纸包线，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。, 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，环氧板，或纸板。层间可用聚脂薄膜，电话纸，6520复合纸等作隔离，绕阻间可用黄腊布，或亚胺膜作隔离。, 浸渍材料 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 或1032绝缘漆，树脂漆。,4. 技术参数, 额定功率 在
6、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。初级功率=次级功率的总和，假如次级线圈有n组，则有：P1=P2+P3+P4+ +Pn。 U1/N1=U2/N2=U3/N3= =Un/Nn ，电流则须利用电功率的关系式去求。, 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。,电源变压器的主要参数有：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参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽、静电屏蔽、效率等。, 电压比 如右图：变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。
7、当N2N1时，U2U1， 变压器称为升压变压器。 当N2N1时，U2U1， 变压器称为降压变压器。,初级次级电压和线圈圈数间具有下列关系： U1/U2/ /Un=N1/N2 Nn 另有电流之比I1/I2=N2/N1,高频变压器 工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低，可分为几个档次：10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz500kHz、500kHz1MHz、1MHz以上。,中频变压器 俗称中周， 工作频率为400Hz或1KHz，是超外差式收音机中特
8、有的一种具有固定谐振回路的变压器，但谐振回路通过调节磁芯可在一定范围内微调，以使接入电路后能达到稳定的谐振频率（465kHz）。, 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。,工频变压器 也被称为低频变压器,工频一般指市电的频率,在我国是50Hz,其他国家也有60Hz的。而可以改变这个频率交流电的电压的变压器,就是叫工频变压器了。,绝缘等级（介电强度） 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。,空载损耗 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
9、由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。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 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： =(P2P1)x100% 式中，为变压器的效率；P1为输入功率，P2为输出功率。,理想状态下，变压器的P2=P1，效率等于100%，变压器不产生任何损耗。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。,铁损包
10、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。,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，损耗与输出功率就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。,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。,油式变压器： 也称油浸式变压器。它是变压器的一种结构型式，即变压器的线圈是浸泡在油中的。油的作用
11、是绝缘、散热、消灭电弧。一般升压站的主变都是油浸式的，变比20KV/500KV，或20KV/220KV。 油浸式变压器由于防火的需要，一般安装在单独的变压器室内或室外，具有体积大、成本低、维修简单、散热好、过负荷能力强、适应环境广泛的特点。,5.常见变压器,干式变压器 干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。 由于没有油，散热条件差，所以容量不能做得很大，一般只有中小型变压器。 干式变压器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题，故电气规范、规程等均不要求干式变压器置于单独房间内。损耗和噪声降到了新的水平。,自耦变压器： 普通变压器的原，副绕组是互相绝缘的，只用磁的联系而没有电的联
12、系。自耦变压器最大特点是初级和次级共同用一个绕组，副绕组是原绕组的一部分（如图b的自耦降压变压器），或原绕组是副绕组的一部分（如图a的自耦升压变压器）。其变压比有固定的和可调的两种。,优点：自耦变压器与同容量的一般变压器相比较，1.结构简单、用料省、体积小、成本低等。2.损耗少效益高。由于铜线和硅钢片用量减少，在同样的电流密度及磁通密度时，自耦变压器的铜损和铁损都比双绕组变压器减少，因此效益较高。,降压型,升压型,普通变压器,应用： 自耦变压器原，副绕组的电流方向和普通变压器一样是相反的，在不需要初、次级隔离的场合都有应用，常见的交流（手动旋转）调压器、家用小型交流稳压器内的变压器。,环形变压
13、器的铁心是用优质冷轧硅钢片（片厚一般为0.35mm以下），无缝地卷制而成，这就使得它的铁心性能优于传统的叠片式铁心。环形变压器的线圈均匀地绕在铁心上，线圈产生的磁力线方向与铁心磁路几乎完全重合，与叠片式相比激磁能量和铁心损耗将减小25%，由此带来了以下一系列的优点。,环形变压器, 电效率高 铁心无气隙，叠装系数可高达95%以上，铁心磁导率可取1.51.8T（叠片式铁心只能取1.21.4T），电效率高达95%以上，空载电流只有叠片式的10%。,磁干扰较小 环形变压器铁心没有气隙，绕组均匀地绕在环形的铁心上，这种结构导致了漏磁小，电磁辐射也小，无需另加屏蔽都可以用到高灵敏度的电子设备上，例如应用在低电平放大器和医疗设备上。,外形尺寸小，重量轻。 环形变压器比叠片式变压器重量可以减轻一半，只要保持铁心截面积相等，环形变压器容易改变铁心的长、宽、高比例，可以设计出符合要求的外形尺寸。,振动噪声较小 铁心没有气隙能减少铁心感应振动的噪音，绕组均匀紧紧包住环形铁心，有效地减小磁致伸缩引起的“嗡嗡”声。,运行温度低 由于铁损可以做到1.1W/kg，铁损很小，铁心温升低，绕组在温度较低的铁心上散热情况良好，所以变压器温升低。,容易安装 环形变压器只有中心一个安装螺杆，特别容易在电子设备中进行快速安装与拆卸。,Thank you,
