變壓器原理二

會(huì)計(jì)學(xué)1變壓器原理二2想一想給思想一片飛翔的天空第1頁(yè)/共35頁(yè)3培訓(xùn)大綱給思想一片飛翔的天空第2頁(yè)/共35頁(yè)4變壓器構(gòu)造給思想一片飛翔的天空第3頁(yè)/共35頁(yè)5變壓器特定符號(hào)輸入端220V50HZ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第4頁(yè)/共35頁(yè)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。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0.35~0.5毫米.給思想一片飛翔的天空第5頁(yè)/共35頁(yè)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.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第6頁(yè)/共35頁(yè)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第7頁(yè)/共35頁(yè)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，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第8頁(yè)/共35頁(yè)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)通過電源竄入無線電設(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第9頁(yè)/共35頁(yè)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第10頁(yè)/共35頁(yè)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)定的頻率和電壓下，變壓器能長(zhǎng)期工作而不超過規(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?？蛰d電流：當(dāng)變壓器次級(jí)開路時(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)備各人身帶來危害。給思想一片飛翔的天空第11頁(yè)/共35頁(yè)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)沒有漏磁；2個(gè)線圈不存在直流電阻，從而沒有導(dǎo)線中的焦耳損耗；鐵心中沒有鐵損，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第12頁(yè)/共35頁(yè)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，這樣就完成了能量的傳遞過程。給思想一片飛翔的天空第13頁(yè)/共35頁(yè)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第14頁(yè)/共35頁(yè)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，但是電流很小。這時(shí)副線圈因開路而無電流，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。給思想一片飛翔的天空第15頁(yè)/共35頁(yè)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由暗到亮的過程）。當(dāng)沒有負(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第16頁(yè)/共35頁(yè)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=U1I1P副=U2I2

得：

U1I1=U2I2又知U1和U2電壓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小；匝數(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第17頁(yè)/共35頁(yè)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，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就可以看作電線繞在硅鋼片上其實(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。給思想一片飛翔的天空第18頁(yè)/共35頁(yè)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第19頁(yè)/共35頁(yè)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第20頁(yè)/共35頁(yè)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)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*(1.1~1.2)(安)

公式中,U1——初級(jí)線圈電壓有效值；

1.1~1.2——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=0.715I(毫米)給思想一片飛翔的天空第21頁(yè)/共35頁(yè)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=K0P出（厘米2）

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）P0（VA）0~1010~5050~500500~1000K022~1.751.75~1.41.4~1.2給思想一片飛翔的天空第22頁(yè)/共35頁(yè)24線圈的匝數(shù)設(shè)變壓器每感應(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)/BMS(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12000~14000高斯；熱軋硅鋼片可取7000~12000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7000~10000高斯。根據(jù)N0就可求出每個(gè)線圈的匝數(shù)，即：

N1=U1N0N2=U2N0注意，在次級(jí)線圈中應(yīng)增加5%的匝數(shù)，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第23頁(yè)/共35頁(yè)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：220V~50HZSEC：12V~20.83A250W

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第24頁(yè)/共35頁(yè)26實(shí)例(一)首先計(jì)算S截面積:

S=K0P總=1.575*15.811≈24.9CM2計(jì)算每感應(yīng)一伏電壓所需匝數(shù):N0=4.5*10(5)/BMS

=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≈568(匝)N次=U次*N0=12*2.58*105%≈32.5(匝)給思想一片飛翔的天空第25頁(yè)/共35頁(yè)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第26頁(yè)/共35頁(yè)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1厘米），以便抽緊起始線頭（或線尾），起繞后，導(dǎo)線不可過于靠近骨架邊沿，應(yīng)留出2~3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第27頁(yè)/共35頁(yè)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70~80℃,3~5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第28頁(yè)/共35頁(yè)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第29頁(yè)/共35頁(yè)31變壓器的檢測(cè)方法變壓器的常見故障有內(nèi)部初、次級(jí)線圈的開路、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，所以對(duì)變壓器的檢測(cè)十分必要。給思想一片飛翔的天空第30頁(yè)/共35頁(yè)32變壓器的動(dòng)態(tài)檢測(cè)在變