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變壓器幾乎在(zài)所有的電子産品中都要用到,它原理簡單但根據不同的使(shǐ)用(yòng)場合(不(bú)同的用(yòng)途)變壓器(qì)的繞制工藝會有(yǒu)所不同的要求。變壓器的(de)功能主要有:電壓變換;阻抗變換;隔離;穩壓(磁(cí)飽和變壓器)等(děng),變壓器常用的鐵心形狀一般有E型和C型鐵心。
一、變壓器的基本原理
當一個(gè)正弦交流電壓U1加在初級線圈兩端時,導線中就有交變電流(liú)I1并産生交變磁(cí)通ф1,它沿着鐵(tiě)心穿過初級線(xiàn)圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應出互感電勢U2,同(tóng)時(shí)ф1也會在(zài)初級線圈上感(gǎn)應(yīng)出一個自感電勢E1,E1的方向與(yǔ)所加電壓U1方向相(xiàng)反而幅度相近,從而限制了I1的大(dà)小。為了保(bǎo)持磁通ф1的(de)存在就需要有一定(dìng)的電(diàn)能消耗,并且變壓器本身也有一定的損耗(hào),盡管此時次級沒接負載,初級線圈中仍有一定的電(diàn)流,這個電流我們稱(chēng)為“空載電流”。
如果次級接上負載,次級線圈就産生電流I2,并因此而産生磁通ф2,ф2的方(fāng)向與(yǔ)ф1相反,起(qǐ)了互相(xiàng)抵消的作用,使鐵心中總的(de)磁通量(liàng)有所減少,從(cóng)而使初級自感電壓E1減少,其結果使I1增大,可見初級電流與次級負載有密切關系。當次級負載(zǎi)電流(liú)加大時I1增加,ф1也增加,并且ф1增加部分(fèn)正好補充了被ф2所抵消的那部分磁通,以(yǐ)保持鐵心(xīn)裡總磁通量不變。如果不考慮(lǜ)變壓器(qì)的損耗,可以認為一個理想的變(biàn)壓器次級負載消耗(hào)的功率也就是初級從電源取(qǔ)得的電功(gōng)率。變壓器能根據需要通過改變次級線圈的(de)圈數而改變次級電(diàn)壓,但是不能改變允許負載消(xiāo)耗的(de)功(gōng)率。
二、變壓器的損耗
當變壓器的初級繞組通電後(hòu),線圈所(suǒ)産生的磁(cí)通在鐵心流動,因為鐵心本身也是(shì)導體,在垂直于磁力線的平面上就(jiù)會感應電勢,這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并産生電流,好象一個旋渦所(suǒ)以稱為“渦流”。這個“渦流”使(shǐ)變壓器的損耗增加,并且使變(biàn)壓器的(de)鐵心發(fā)熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所産生的損耗我們稱為(wéi)“鐵損”。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線,這些(xiē)銅(tóng)導線存在着電阻,電流(liú)流過時這電阻(zǔ)會消耗一定的功率,這部分(fèn)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産生的。
由于變壓器(qì)存在着鐵損與(yǔ)銅損,所以它的輸出功率(lǜ)永遠(yuǎn)小于輸入功率(lǜ),為此我們引入了一個效率的參數來對此進行描述,η=輸出功(gōng)率/輸入功率。
三、變壓器的材料
要繞(rào)制一個(gè)變壓器我們必須(xū)對與變壓器有(yǒu)關的(de)材料要有(yǒu)一定的認識,為此這裡我就介紹一下這方面的知識。
1、鐵心材料:
變壓器使用的鐵心材料主(zhǔ)要有鐵片、低矽片,高矽片,的鋼(gāng)片中加入(rù)矽能(néng)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(jiǎn)少。我們通常稱為加了矽的鋼片為(wéi)矽鋼片,變壓器的質量(liàng)所(suǒ)用的矽(xī)鋼片的質量有很大的關系,矽鋼片的質量通(tōng)常用磁通密度B來表示(shì),一般黑鐵片的B值為(wéi)6000-8000、低(dī)矽片為9000-11000,高矽片為12000-16000,
2、繞制變壓器通常用的材料有(yǒu)
漆包線,沙包線,絲包線,常用的漆包線。對于導線(xiàn)的要求,是導電性能好(hǎo),絕緣漆層有足夠(gòu)耐熱性能,并且要有一定(dìng)的耐腐蝕能力。一(yī)般情況下好用Q2型号的高強(qiáng)度的聚脂漆包線(xiàn)。
3、絕緣材料
在繞制變壓器(qì)中,線圈框(kuàng)架層間的隔離、繞阻(zǔ)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闆制作,層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離,繞阻間(jiān)可用黃臘布作隔離。
4、浸漬材料:
變壓器繞制好後,還要(yào)過一道工序,就是浸漬絕緣漆(qī),它能(néng)增強變壓器的機械強(qiáng)度、提高絕緣性能、延長使用壽命,一般情(qíng)況下,可采用甲酚清漆作為浸漬材料。
電工學名詞解釋
1、電阻率---又叫電阻系數或叫比電阻。是衡量物質導電性能(néng)好壞的(de)一個物理量,以字母ρ表示,單位為歐姆*毫米平方/米。在數值上(shàng)等于用那(nà)種物質做的長1米截面積為(wéi)1平方毫米的導線(xiàn),在溫度20C時的電阻值,電阻率越大,導電性能越低。則物質的電阻率随溫(wēn)度而變化的物理量,其數(shù)值等于溫(wēn)度每升高1C時,電阻率的增加與原來的電阻電阻率的比值,通常以字母α表示,單位為1/C。
2、電阻(zǔ)的溫度系數----表示物質的電阻率随溫度而(ér)變化的物理(lǐ)量,其數值等于溫度每升高(gāo)1C時,電阻率的增加量與原來的電阻率的比值,通常(cháng)以字母α表示,單位(wèi)為1/C。
3、電導(dǎo)----物(wù)體傳導電流(liú)的本領叫做電導。在(zài)直流電路裡,電導的數值就(jiù)是電阻值的倒數,以字母ɡ表(biǎo)示,單位為歐姆(mǔ)。
4、電導率----又叫電導系數,也是衡量物質導電性(xìng)能好壞(huài)的一個(gè)物理量。大(dà)小在數值上是電阻率的(de)倒數(shù),以字母γ表示,單位為米/歐姆*毫米平方。
5、電(diàn)動勢----電路中因其他形式的能(néng)量轉換為電能所引起的(de)電位差(chà),叫做電(diàn)動勢或者簡稱電勢。用字母E表(biǎo)示,單(dān)位為伏特。
6、自感----當閉合回路中的電流發生變化時,則由這電流所産生的穿(chuān)過回路本身磁通也發(fā)生變化(huà),因此在回路中也将感應電動勢,這(zhè)現象稱為自感現象,這種感應電動勢叫自感電動勢。
7、互感----如果有兩隻線圈互相靠近,則(zé)其中首隻線圈中(zhōng)電流所産生的磁通有一部分與第二隻線圈相環鍊。當首線圈中電流發生變化時,則其與第二隻線圈環鍊的磁通也發生變化,在第二隻線(xiàn)圈中産生感應(yīng)電(diàn)動勢。這種現象叫做互(hù)感現(xiàn)象。
8、電感----自感與互感的統稱。
9、感抗----交流電流過具有電感的電(diàn)路時,電感(gǎn)有阻礙交流電流過的作用,這種作用叫做感抗,以Lx表示,Lx=2πfL.
10、容抗----交流電流過具(jù)有電容的電路時,電(diàn)容有阻礙交流電流過的作用(yòng),這種作用叫做容抗,以Cx表示,Cx=1/12πfc。
11、脈動電流----大小随時間變化而方向不變的電流(liú),叫做脈動電流(liú)。
12、振幅----交變(biàn)電流在一個周期内出現的大值叫振幅。
13、平均值----交變電流的平(píng)均(jun1)值是(shì)指在某段時間内(nèi)流(liú)過電路的總電荷與該段(duàn)時間的比值。正弦量的平均值通常指正半周内(nèi)的平均(jun1)值,它與振幅值的關系:平(píng)均值=0.637*振(zhèn)幅值。
14、有(yǒu)效值----在兩個相同的電阻器件中,分(fèn)别通過直(zhí)流電(diàn)和交流電,如果經過同一時間(jiān),它們發出的熱量相等,那麼就把此(cǐ)直流電的大小作為此交(jiāo)流電的(de)有效值。正弦電流的(de)有(yǒu)效值等于其大值的0.707倍(bèi)。
15、有功功率----又叫平均功(gōng)率。交流電的瞬時功率(lǜ)不是一(yī)個恒定值,功率在一個周期内的平均值叫做(zuò)有功功率,它是指在電路中電阻部分所消耗的功(gōng)率,以字母(mǔ)P表示,單位瓦特。
16、視在功率----在具有電阻和電抗(kàng)的電路内,電壓與電流(liú)的(de)乘積叫做視在功率,用字母Ps來表示(shì),單位(wèi)為瓦(wǎ)特。
17、無功功率----在具有電感和電容的電路(lù)裡,這些儲能元件在半周(zhōu)期的時間裡把電源能量變成磁場(或電(diàn)場)的能量(liàng)存起來,在另半周期的時間裡對已存的(de)磁場(或電場)能(néng)量送(sòng)還給電源。它們隻是與電源進行能量交(jiāo)換,并沒有真正消耗能量。我們(men)把與電源交換能量的速率的振幅(fú)值叫做無功功(gōng)率。用字母Q表示,單位(wèi)為芝。
18、功率因數----在直流電路裡,電(diàn)壓乘電流就是有(yǒu)功功率。但(dàn)在交流電(diàn)路裡,電壓乘電流是視在功率,而能起到作功的一部(bù)分功率(即有(yǒu)功功率)将小于視在功率(lǜ)。有功功率與視在功(gōng)率之比叫做功率(lǜ)因數,以COSφ表示。
19、相電壓----三相輸電線(火線)與中(zhōng)性線間的電壓叫相電壓。
20、線(xiàn)電壓----三相輸電線各線(火線)間的(de)電壓叫線電壓(yā),線電壓的大小為相電壓的1.73倍。
21、相量----在電工學中,用以(yǐ)表示正弦量大小(xiǎo)和相位的矢量叫(jiào)相量,也叫做向量(liàng)。
22、磁通(tōng)----磁感應強(qiáng)度與垂直(zhí)于磁場方向的面積的乘積叫做磁通,以字母φ表(biǎo)示,單位為麥克斯韋。
23、磁通密度----單位面積上所通過的磁通大小叫磁(cí)通密度,以字母B表示(shì),磁通密度和磁(cí)場感(gǎn)應(yīng)強(qiáng)度在數值上是(shì)相等的。
24、磁阻----與電阻的含義相仿,磁阻是(shì)表示(shì)磁路對磁通所起的阻礙作用,以符号Rm表示,單位為1/亨。
25、導(dǎo)磁率----又稱導磁(cí)系數,是衡量物質的導磁(cí)性能的一(yī)個系數,以字母μ表示,單位是亨/米。
26、磁(cí)滞----鐵磁體在反複磁化的(de)過程中,它(tā)的磁感應強度的變化總是滞後于它的磁場(chǎng)強度,這種現象叫磁滞。
27、磁(cí)滞回線----在(zài)磁場中,鐵磁體的磁(cí)感應強度與磁場強(qiáng)度(dù)的關系可用曲線(xiàn)來表示(shì),當磁化磁場(chǎng)作周期的變化時,鐵磁(cí)體(tǐ)中的磁感應強度與磁場強度的關(guān)系是一條閉合線,這條閉合線叫做磁滞(zhì)回線如圖1。
28、基本磁化(huà)曲線----鐵磁體的磁滞回線的形狀是(shì)與磁(cí)感應強度(或磁場強度)的大值(zhí)有關,在畫磁滞回線(xiàn)時,如果對磁感應強度(或磁場強度)大值(zhí)取不同(tóng)的(de)數值,就得到一系列的磁滞回線,連接(jiē)這些回線頂(dǐng)點的曲(qǔ)線叫基本磁(cí)化曲線。
29、磁滞損耗----放在交變磁場中(zhōng)的鐵磁體,因磁滞現象而産生一些(xiē)功率損耗,從而使鐵磁體發熱,這種(zhǒng)損耗叫磁滞損耗。
30、擊穿---絕緣物質在電場的作(zuò)用(yòng)下發生(shēng)劇烈放電或導電的(de)現象叫擊穿。
31、介電常數---又叫介質常數,介電系數或電容率,它是表示絕緣能力特性的一個系數,以字母ε表示,單位為法/米。
32、電磁感應---當環鍊着某一導體的磁通發生變化時,導體(tǐ)内就出現電動勢,這種現象叫電磁感應。
33、趨膚(fū)效應---又叫集膚效應,當高頻電流通過(guò)導體時,電流将集中在導體表面流(liú)通,這種現象叫趨(qū)膚效應。
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