
變壓器幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都要用到,它原理簡單但根據(jù)不同的使用場合(不同的用途)變壓器的繞制工藝會有所不同的要求。變壓器的功能主要有:電壓變換;阻抗變換;隔離;穩(wěn)壓(磁飽和變壓器);保護人身安全等,變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯。
簡介
變壓器的最基本型式,包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈,并且彼此以電感方式稱合一起。當一交流電流(具有某一已知頻率)流入其中之一組線圈時,于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓,而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。
一般指連接交流電源的線圈為「一次線圈」(Primary coil);而跨于此線圈的電壓稱之為「一次電壓」。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓,是由一次線圈與二次線圈間的「匝數(shù)比」所決定的。因此,變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。
大部份的變壓器均有固定的鐵芯,其上繞有一次與二次的線圈?;阼F材的高導(dǎo)磁性,大部份磁通量局限在鐵芯里,因此,兩組線圈藉此可以獲得相當高程度之磁耦合。在一些變壓器中,線圈與鐵芯二者間緊密地結(jié)合,其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。因此,變壓器之匝數(shù)比,一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標。由于此項升壓與降壓的功能,使得變壓器已成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)之一重要附屬物,提升輸電電壓使得長途輸送電力更為經(jīng)濟,至于降壓變壓器,它使得電力運用方面更加多元化,吾人可以如是說,倘無變壓器,則現(xiàn)代工業(yè)是無法達到發(fā)展的現(xiàn)況。
電子變壓器除了體積較小外,在電力變壓器與電子變壓器二者之間,并沒有明確的分界線。一般提供60Hz電力網(wǎng)絡(luò)之電源均非常龐大,它可能是涵蓋有半個洲地區(qū)那般大的容量。電子裝置的電力限制,通常受限于整流、放大,與系統(tǒng)其它組件的能力,其中有些部份屬放大電力者,但如與電力系統(tǒng)發(fā)電能力相比較,它仍然歸屬于小電力之范圍。
各種電子裝備常用到變壓器,理由是:提供各種電壓階層確保系統(tǒng)正常操作;提供系統(tǒng)中以不同電位操作部份得以電氣隔離;對交流電流提供高阻抗,但對直流則提供低的阻抗;在不同的電位下,維持或修飾波形與頻率響應(yīng)?!缸杩埂蛊渲兄豁椫匾拍?,亦即電子學(xué)特性之一,其乃預(yù)設(shè)一種設(shè)備,即當電路組件阻抗系從一階層改變到另外的一個階層時,其間即使用到一種設(shè)備-變壓器。
對于電子裝置而言,重量和空間通常是一項努力追求之目標,至于效率、安全性與可靠性,更是重要的考慮因素。變壓器除了能夠在一個系統(tǒng)里占有顯著百分比的重量和空間外,另一方面在可靠性方面,它亦是衡量因子中之一要項。 因為上述與其它應(yīng)用方面的差別,使得電力變壓器并不適合應(yīng)用于電子電路上.
操作方法
電力變壓器巡視檢查應(yīng)符合下列規(guī)定
1 日常巡視每天應(yīng)至少一次,夜間巡視每周應(yīng)至少一次。
2 下列情況應(yīng)增加巡視檢查次數(shù):
1)首次投運或檢修、改造后投運72h內(nèi)。
2)氣象突變(如雷雨、大風(fēng)、大霧、大雪、冰雹、寒潮等)時。
3)高溫季節(jié)、高峰負載期間。
4)變壓器過載運行時。
3 變壓器日常巡視檢查應(yīng)包括以下內(nèi)容:
1)油溫應(yīng)正常,應(yīng)無滲油、漏油,儲油柜油位應(yīng)與溫度相對應(yīng)。
2)套管油位應(yīng)正常,套管外部應(yīng)無破損裂紋、無嚴重油污、無放電痕跡及其它異常現(xiàn)象。
3)變壓器音響應(yīng)正常。
4)散熱器各部位手感溫度應(yīng)相近,散熱附件工作應(yīng)正常。
5)吸濕器應(yīng)完好,吸附劑應(yīng)干燥。
6)引線接頭、電纜、母線應(yīng)無發(fā)熱跡象。
7)壓力釋放器、安全氣道及防爆膜應(yīng)完好無損。
8)分接開關(guān)的分接位置及電源指示應(yīng)正常。
9)氣體繼電器內(nèi)應(yīng)無氣體。
10)各控制箱和二次端子箱應(yīng)關(guān)嚴,無受潮。
11)干式變壓器的外表應(yīng)無積污。
12)變壓器室不漏水,門、窗、照明應(yīng)完好,通風(fēng)良好,溫度正常。
13)變壓器外殼及各部件應(yīng)保持清潔。
工作原理
原理
當一個正弦交流電壓U1加在初級線圈兩端時,導(dǎo)線中就有交變電流I1并產(chǎn)生交變磁通ф1,它沿著鐵芯穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應(yīng)出互感電勢U2,同時ф1也會在初級線圈上感應(yīng)出一個自感電勢E1,E1的方向與所加電壓U1方向相反而幅度相近,從而限制了I1的大小。為了保持磁通ф1的存在就需要有一定的電能消耗,并且變壓器本身也有一定的損耗,盡管此時次級沒接負載,初級線圈中仍有一定的電流,這個電流我們稱為“空載電流”。
如果次級接上負載,次級線圈就產(chǎn)生電流I2,并因此而產(chǎn)生磁通ф2,ф2的方向與ф1相反,起了互相抵消的作用,使鐵芯中總的磁通量有所減少,從而使初級自感電壓E1減少,其結(jié)果使I1增大,可見初級電流與次級負載有密切關(guān)系。當次級負載電流加大時I1增加,ф1也增加,并且ф1增加部分正好補充了被ф2所抵消的那部分磁通,以保持鐵芯里總磁通量不變。如果不考慮變壓器的損耗,可以認為一個理想的變壓器次級負載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率。變壓器能根據(jù)需要通過改變次級線圈的圈數(shù)而改變次級電壓,但是不能改變允許負載消耗的功率。
修理維護
損耗
當變壓器的初級繞組通電后,線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵芯流動,因為鐵芯本身也是導(dǎo)體,在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢,這個電勢在鐵芯的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流,好像p一個旋渦所以稱為“渦流”。這個“渦流”使變壓器的損耗增加,并且使變壓器的鐵芯發(fā)熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所產(chǎn)生的損耗我們稱為“鐵損”。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線,這些銅導(dǎo)線存在著電阻,電流流過時這電阻會消耗一定的功率,這部分損耗往往變成熱量而消耗,我們稱這種損耗為“銅損”。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的。
由于變壓器存在著鐵損與銅損,所以它的輸出功率永遠小于輸入功率,為此我們引入了一個效率的參數(shù)來對此進行描述,η=輸出功率/輸入功率。
材料
要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關(guān)的材料要有一定的認識,為此這里我就介紹一下這方面的知識。
1、鐵芯材料
變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵片、低硅片,高硅片,的鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性,增加電阻率,它可減少渦流,使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片,變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系,硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示,一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000,高硅片為12000-16000。
2、繞制變壓器通常用的材料
漆包線,紗包線,絲包線,最常用的漆包線。對于導(dǎo)線的要求,是導(dǎo)電性能好,絕緣漆層有足夠耐熱性能,并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用QZ型號的高強度的聚脂漆包線。
3、絕緣材料
在繞制變壓器中,線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離,均要使用絕緣材料,一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作,層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離,繞阻間可用黃臘布作隔離。
4、浸漬材料
變壓器繞制好后,還要過最后一道工序,就是浸漬絕緣漆,它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命,一般情況下,可采用甲酚清漆作為浸漬材料。