基础元件学习——变压器知识及应用

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• 基础元件学习——元器件学习内容了解
• 基础元件学习——电阻元件知识（一）
• 基础元件学习——电阻元件知识（二）
• 基础元件学习——敏感电阻知识
• 基础元件学习——可变电阻及其应用
• 基础元件学习——电容器知识
• 基础元件学习——电容器及其应用（重要）
• 基础元件学习——电感知识及应用
• 基础元件学习——变压器知识及应用

前言

本文是在学习变压器知识过程中总结出部分重要知识点，仅供分享学习。

一、变压器基础知识

变压器的种类繁多，专用变压器的种类很多，形式变化多，但是基本工作原理相同。

1、变压器工作原理

电路图形符号中的垂直实线表示这一变压器有铁芯。各种变压器的结构是不同的，所以它的电路图形符号也有所不同。在电路图形符号中变压器用字母 B 或 T 表示，其中 T 是英语Transformer（变压器）的缩写。
无论哪种变压器，它们的基本结构和工作原理是相似的，只是根据不同的工作需要，在一些细节上有所不同，如高频变压器需要采用高频磁芯等。

给一次绕组输入交流电压后，一次绕组中有交流电流，一次绕组产生交变磁场，磁场的磁力线绝大多数由铁芯或磁芯构成回路。因二次绕组也绕在铁芯或磁芯上，变化的磁力线穿过二次绕组，在二次绕组两端产生感应电动势。二次绕组所产生的电压大小与输入电压大小不同（也有相同的情况，如 1:1 变压器），其频率和变化规律与交流输入电压一样。
综上所述，给变压器一次绕组通入交流电压时，它的二次绕组两端输出交流电压，这是变压器的基本工作原理。

2、变压器分类

• E 形电源变压器：E 形电源变压器也称 EI 形电源变压器，它是最为常用的电源变压器，它的铁芯形状有两种：一是 E 形，二是 I 形。铁芯是用硅钢片交叠而成。
  这种电源变压器的缺点是磁路中的气隙较大，效率较低，工作时电噪声较大。优点是成本低。
  
  
  

• 环形变压器：环形变压器的铁芯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，它的铁芯性能优于传统的叠片式铁芯。
  环形变压器的绕组均匀地绕在铁芯上，绕组产生的磁力线方向与铁芯磁路几乎完全重合。它的电效率高、铁芯无气隙、外形尺寸小、磁干扰较小、振动噪声较小。
  
  
  

• R形变压器：它又称 C 形电源变压器，它由两块形状相同的 C 字形铁芯（由冷轧硅钢带制成）构成。它与 E 形和环形变压器相比，漏磁最小，体积小，产生的热量最少，不会产生噪声 , 工作性能更强，可靠性更高，绝缘性能强，安装简便。
  
  

• 高频脉冲变压器：脉冲变压器用于各种脉冲电路中，其工作电压、电流等均为非正弦脉冲波。常用的脉冲变压器有电视机的开关变压器、行输出变压器、行推动变压器、电子点火器的脉冲变压器等。
  开关电源变压器工作在脉冲状态下，它的工作频率高、效率高、体积小、功耗小。
  开关电源变压器的一次绕组是储能绕组，其二次绕组结构有多种情况，会有多组二次绕组。
  
  
  
  

• 行输出变压器：行输出变压器是电视机行扫描电路的专用一体化结构变压器，简称FBT，也叫高压包。它的工作特点是工作在脉冲状态下，工作电压高、频率高。现在绝大多数采用一体化结构的行输出变压器，其高压绕组、低压绕组、高压整流二极管等均被封灌在一起。它的特点是体积小、重量轻、可靠性高、输出的直流高压稳定。它广泛地应用于目前生产的各种电视机和显示器中。
  
  

3、变压器参数

• 变压比 n：变压器的变压比表示了变压器一次绕组匝数与二次绕组匝数之间的关系，变压比参数表征是降压变压器、升压变压器，还是 1:1 变压器。
  变压比n<1是升压变压器，一次绕组匝数少于二次绕组匝数。在一些点火器中用这种变压器。
  变压比n>1是降压变压器，一次绕组匝数多于二次绕组匝数。普通的电源变压器是这种变压器。
  变压比n=1是1:1变压器，一次绕组匝数等于二次绕组匝数。隔离变压器是这种变压器。
  
  
  

• 频率响应：频率响应是衡量变压器传输不同频率信号能力的重要参数。在低频和高频段，由于各种原因（一次绕组的电感、漏感等）会造成变压器传输信号的能力下降（信号能量损耗），使频率响应变劣。

• 额定功率：额定功率是指在规定频率和电压下，变压器长时间工作而不超过规定温升的最大输出功率，单位为伏安（V・A），一般不用瓦特（W）表示，这是因为在额定功率中会有部分无功功率。

• 绝缘电阻：绝缘电阻的大小不仅关系到变压器的性能和质量，在电源变压器中还与人身安全有关，所以这是一项安全性能参数。理想的变压器在一次和二次绕组之间（自耦变压器除外），各绕组与铁芯之间应完全绝缘，但是实际上做不到这一点。绝缘电阻用 1kV 摇表（又称兆欧表、绝缘电阻表）测量时，应在 10MΩ 以上。

• 效率：变压器在工作时对电能有损耗，用效率来表示变压器对电能的损耗程度。
  $$效率=\frac{输出功率}{输入功率}\times 100\%$$
  变压器不可避免地存在各种形式的损耗。显然，损耗越小，变压器的效率越高，变压器的质量越好。
  
  

• 温升：温升指变压器通电后，其温度上升到稳定值时，比环境温度高出的数值。此值越小变压器工作越安全。
  这一参数反映了变压器发烫的程度，一般针对有功率输出要求的变压器，如电源变压器。要求变压器的温升越小越好。有时这项指标不用温升来表示，而是用最高工作温度来表示，其意义一样。
  

二、变压器主要特性

1、隔离特性

2、交流特性

3、VA关系

因为一次回路功率等于二次回路功率，所以二次绕组两端电压高时，其一次回路中的电流小。同理，二次绕组两端电压低时，其二次回路中的电流大。

• 降压变压器的二次绕组输出电压虽然低，但是输出电流大，所以在降压变压器中二次绕组的线径比一次绕组要粗，因为二次绕组中的电流大于一次绕组中的电流。
• 升压变压器的输出电压虽然高，但是输出电流小，所以在升压变压器中二次绕组的线径比一次绕组的要细，因为二次绕组中的电流小于一次绕组中的电流。

4、阻抗关系

三、各种类型变压器

1、枕形矫正变压器

2、行输出变压器

3、音频输入变压器

4、音频输出变压器

输入变压器和输出变压器的结构同普通变压器基本一样，也是由一次绕组和二次绕组、铁芯、外壳等构成，在此不作赘述，这里仅给出这种变压器的特点：体积很小（略比中频变压器大些），成对出现，在购买时也是成对购买。由于收音机输出功率很小，所以这种变压器的输出功率也很小。

输出变压器在电路中起输出级与扬声器之间的耦合和阻抗匹配作用，由于采用推挽电路，故输出变压器一次绕组有中心抽头时，而二次绕组没有抽头。加上要起阻抗匹配作用，所以输出变压器的二次绕组匝数远少于一次绕组匝数。

5、线间变压器