变压(yā)器几乎在所有的电子产品中都要用到(dào),它原理简单但根据不同的使用场合(不同的用途)变压器(qì)的绕制工艺会(huì)有所不同的要求。变压器的功能(néng)主要有:电压变换;阻抗变换;隔离;稳压(磁饱和变压器)等,变压器常用的铁心形状一般有E型和(hé)C型铁心。
一、变压器的基本原理
当一个正弦交流电压U1加在初级线圈(quān)两端时,导线中就有交(jiāo)变电流I1并产生交变磁通ф1,它沿着(zhe)铁心穿过初级线(xiàn)圈和次级线(xiàn)圈形成(chéng)闭合的磁路。在(zài)次级线圈中感应出互感电(diàn)势U2,同时ф1也会在初级线圈上感应出(chū)一个自感电势E1,E1的方(fāng)向与所加电压U1方向相反而幅度相近,从(cóng)而限(xiàn)制了I1的大小。为了(le)保持磁(cí)通ф1的存在就需要有一(yī)定的电能消耗,并且(qiě)变压器本身也有一定的损耗,尽管此时次(cì)级没接负载,初级线圈中仍有一定的电流,这个电流我们(men)称为“空载电流”。
如果次(cì)级接上负载,次级线圈就产生电流I2,并因此而产生磁通ф2,ф2的方向与ф1相反(fǎn),起了互相抵消的(de)作用,使(shǐ)铁心中总的磁通量有所减少,从而使初级自感电(diàn)压E1减少,其结果使(shǐ)I1增大,可(kě)见初级电流与次级(jí)负载(zǎi)有密切关系。当次级负(fù)载电流加大时I1增加(jiā),ф1也增加,并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通,以(yǐ)保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗,可以认为(wéi)一(yī)个理想的变压(yā)器次级(jí)负载消耗的功(gōng)率也(yě)就是(shì)初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而(ér)改变次级电压,但是不能改变允许负载消耗(hào)的功率。
二、变压器的损耗(hào)
当变压器的初级绕组(zǔ)通电后,线圈所产生的磁通(tōng)在铁(tiě)心流动,因(yīn)为铁心本身也是导体,在垂直于磁(cí)力线的平面上就会感应电势,这个电(diàn)势在(zài)铁心的断面上形成闭合回路并产生电流,好象一个旋涡所(suǒ)以称为(wéi)“涡(wō)流”。这个“涡流”使变压器的(de)损耗(hào)增加,并且使变压器的铁心发热变压(yā)器的温升增加。由(yóu)“涡流”所(suǒ)产生的损耗我们称为“铁损”。另(lìng)外要绕(rào)制变压器需要用大量(liàng)的铜线,这些铜导线存在着电阻,电流流过时这电(diàn)阻会消耗一定的功率,这部分损耗往往变成热量而消耗,我们称这种损耗为“铜损(sǔn)”。所以变压器的(de)温升主要由铁损和铜损产生的。
由于(yú)变压器存在着铁损与铜损,所以它的输出功率永远小于输(shū)入功率,为此(cǐ)我们引入了一个效率的参数来对此进行描述,η=输出功率/输入功率(lǜ)。
三、变压(yā)器的材料
要绕制一个变压(yā)器我们必须对与变压器(qì)有关的(de)材料要有一定的认识,为此这里我就介(jiè)绍一下这方面(miàn)的知识。
1、铁心(xīn)材料:
变压器使用的铁心材料主要有(yǒu)铁片、低硅片,高硅片,的钢片中加入硅能降低钢片的导电(diàn)性,增加电阻(zǔ)率,它可减少涡流(liú),使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅(guī)钢片,变压(yā)器的质量所用(yòng)的硅钢片的质量有很大的关系,硅钢片的质量(liàng)通常用磁通(tōng)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12000-16000,
2、绕制变(biàn)压器通常用的材料有
漆包线,沙包线,丝包线,常用的漆包线。对于导线的(de)要(yào)求,是导电(diàn)性能(néng)好,绝缘漆(qī)层有足够耐(nài)热性(xìng)能,并且要有一(yī)定的耐腐蚀能力。一般情况下好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。
3、绝缘材料
在绕制变压器中(zhōng),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(cái)料可用酚醛纸板制作,层间可用聚脂薄膜或电话纸作(zuò)隔离,绕阻间可用黄腊布作隔离。
4、浸(jìn)渍材料(liào):
变压器绕制好后,还要过一道工序,就是浸渍绝缘漆,它能增强变(biàn)压器的机械强度、提高绝缘(yuán)性能、延长使用寿(shòu)命,一般情况下(xià),可采用甲酚清漆作为浸(jìn)渍材料。
电工学名词解释
1、电阻率---又叫电(diàn)阻系数或叫比电阻。是衡量(liàng)物质导(dǎo)电(diàn)性能好坏的一(yī)个物理(lǐ)量,以字母ρ表示(shì),单位(wèi)为欧姆(mǔ)*毫米平(píng)方/米。在数值(zhí)上等(děng)于用那种物质做(zuò)的长(zhǎng)1米(mǐ)截面积为1平方毫米的导线,在温度20C时的电阻值,电阻率越大,导电性能越低。则物质的电阻(zǔ)率随温度而变化的物理量(liàng),其数值(zhí)等于温(wēn)度每升高1C时,电阻率的增加与原来的电(diàn)阻电阻率的比值,通常以字母α表示,单位为1/C。
2、电阻的温度系数----表示物质的电阻率随温度而变化的物理量,其数(shù)值等于温度每(měi)升高1C时,电阻率的增加量(liàng)与原来的电阻率的比值,通常以字母α表示,单位为1/C。
3、电导----物体传导电流的本领叫做电导。在直流电路里,电导(dǎo)的数值(zhí)就是电阻值的倒(dǎo)数,以字母ɡ表(biǎo)示,单位为欧姆。
4、电导率(lǜ)----又叫电导系数,也是衡(héng)量物质导电性能好坏的一个物理量(liàng)。大小在数值上是(shì)电阻率的倒数,以字(zì)母γ表示,单位(wèi)为米/欧姆*毫米平方。
5、电动势----电路(lù)中因其他形式的能量转换为电能所引起(qǐ)的电位差(chà),叫做电动势或者简(jiǎn)称(chēng)电势。用字母E表(biǎo)示,单位为伏特。
6、自(zì)感----当闭合回路中的电流发生变化时,则由这电流所产生的穿过(guò)回路本身磁通也发生变(biàn)化(huà),因此在回路(lù)中也将感应电动势,这现象称为自感现象,这种感应电动势叫自感(gǎn)电动势。
7、互感----如果有两只线圈互相靠近,则其中首只(zhī)线圈中电流所产生的磁通有(yǒu)一部分与(yǔ)第二只(zhī)线圈相环链(liàn)。当首线圈中电流发生变化时(shí),则其(qí)与(yǔ)第二只(zhī)线(xiàn)圈环链(liàn)的磁(cí)通也发生变化,在第二只线圈中产生感应电动势(shì)。这种现象叫做(zuò)互感现(xiàn)象。
8、电感----自感与互感的统称。
9、感抗----交流电流过具有电感的电路时,电感有阻碍交流电流过的作用,这种作用叫做感抗,以Lx表示,Lx=2πfL.
10、容抗----交流电流过具有电容的电(diàn)路(lù)时(shí),电容(róng)有阻碍交流电流过的作用,这种作用(yòng)叫做(zuò)容抗,以Cx表示,Cx=1/12πfc。
11、脉动电流----大小随时间变化而方(fāng)向不变的电流,叫做脉动电流。
12、振幅----交变电流在一个周期内出(chū)现的大值叫振幅。
13、平均值----交变电(diàn)流(liú)的平均值是指在(zài)某段时间内流过电路的总电荷与该段时间的比值。正弦量的平(píng)均值通常指正半周内(nèi)的平(píng)均值,它与振(zhèn)幅值的关系:平均值=0.637*振幅值。
14、有(yǒu)效值----在两个相同的电阻器(qì)件中,分别通过(guò)直流(liú)电和交流(liú)电(diàn),如果经过同(tóng)一时间,它们发出的热量相等,那么就把此直流电的大小作为此交流(liú)电的有效值。正弦电流的有效(xiào)值等于其(qí)大值的0.707倍。
15、有功功率----又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值,功率在一个周期内的平均(jun1)值叫做有功(gōng)功率,它是指在电路中电(diàn)阻部分所消耗的功率,以(yǐ)字母P表示,单位瓦特。
16、视在功率----在具有电阻和电抗的电路内,电压与电流的乘积叫做视在功率,用字母Ps来表示,单位为瓦特。
17、无功功率----在具有(yǒu)电感和电容的电路里(lǐ),这(zhè)些储能元件在半周期(qī)的时间里把电(diàn)源能(néng)量(liàng)变成磁场(或电场)的能量存起来,在(zài)另半周期(qī)的时间里对已存的磁(cí)场(或电(diàn)场)能量送还给电源。它们只是与(yǔ)电源进行能量(liàng)交换,并(bìng)没有(yǒu)真正消耗能(néng)量(liàng)。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字(zì)母Q表示,单位为芝。
18、功率(lǜ)因数----在直(zhí)流电路里,电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里,电压乘电流是视在功(gōng)率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视(shì)在(zài)功率。有功功率(lǜ)与视在功率之比叫做功率因数(shù),以COSφ表示。
19、相电压----三相输电(diàn)线(火线)与(yǔ)中性线间的电压叫相电压。
20、线(xiàn)电压----三相输电线各线(火线)间的电压叫(jiào)线电压,线电压(yā)的大(dà)小为相电压的1.73倍。
21、相量----在电工学中,用以表示正弦量大小和相(xiàng)位的矢量叫相量,也叫做向量。
22、磁通----磁感应强度与(yǔ)垂直于(yú)磁场方(fāng)向的面积的乘积叫做磁通,以(yǐ)字(zì)母φ表示,单位为(wéi)麦克斯韦。
23、磁通密度----单位面积上所通过的(de)磁通大小叫磁通(tōng)密度,以字母B表示(shì),磁(cí)通密度和磁场感应强度在数值上是相(xiàng)等的。
24、磁阻----与电阻的含义相仿,磁阻是表示磁路对磁通所起的(de)阻(zǔ)碍(ài)作用,以符号(hào)Rm表示,单位为1/亨。
25、导磁率----又(yòu)称导磁系数,是衡量(liàng)物质的导磁(cí)性能的(de)一个系数(shù),以字母μ表示,单位是亨/米。
26、磁滞----铁磁体在反复磁化的过程中,它的磁感应强度的(de)变化总是滞后于它的(de)磁场(chǎng)强度,这种现象叫磁滞。
27、磁滞回线(xiàn)----在磁场中,铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可(kě)用曲线(xiàn)来表示,当磁化磁场作周期的变化时,铁磁体中的磁感应(yīng)强度(dù)与(yǔ)磁场强度的关系是一条闭合线,这条闭(bì)合线叫做磁滞回线如图1。
28、基本磁化曲线----铁磁(cí)体的磁滞回线的形(xíng)状是与磁感应强度(或磁场强度(dù))的大值有关,在画磁滞回线时,如果对磁感应强度(或磁场强度)大值取不同的(de)数值,就得到一系列的(de)磁滞回线,连接这些回线顶点的曲线叫基本磁化曲(qǔ)线。
29、磁滞(zhì)损耗----放在交变磁场中的铁磁体,因磁滞现象而产(chǎn)生一些功率损耗,从而使铁磁体(tǐ)发热,这种损耗叫磁滞损(sǔn)耗。
30、击穿(chuān)---绝缘物质在电场的作用下发生剧烈(liè)放(fàng)电或导电的现象叫击穿。
31、介电常数---又叫介质常数,介电系数或电容率,它是表示绝缘能力特性的一个系数,以字母ε表(biǎo)示,单位为法/米。
32、电磁感应---当(dāng)环链着某一导体的磁通发生变化时,导体(tǐ)内就(jiù)出现(xiàn)电动势,这种现(xiàn)象叫(jiào)电磁感(gǎn)应。
33、趋肤效(xiào)应---又叫集肤效应,当高(gāo)频电流通过导体时,电流将集中在导体表面流(liú)通,这(zhè)种现象叫趋(qū)肤效(xiào)应。
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