变压器它能把某一数值的交流电压变换成同频率的另一数值的交流电压。
图1是变压器的原理图。两个线图L\(_{1}\)、L2靠得很近但并不接通,它们之间是靠“磁”来沟通的(常用术语为耦合)。当L\(_{1}\)通以交流电流时,它的周围就产生一个交变的磁场,处在这交变磁场中的线圈L2由电磁感应规律可知将会产生感应电动势,如将电压表跨接在L\(_{2}\) 的两端,表针会发生偏转。改变L1与L\(_{2}\)的线圈匝数比,就会在L2上得到不同的电压。以上是变压器的工作原理,当然变压器的结构并不象图1所示那样简单,一般是将两个或两个以上的线圈按一定的方式绕在一个线圈骨架上或绕在一个铁芯、磁芯上。根据工作频率的不同一般可将变压器分为以下几类:高频变压器、中频变压器、低频变压器、脉冲变压器。图2(a)所示为收音机中的磁性天线,它是一种高频变压器。(b)所示为中频变压器,用在收音机的中频放大级,俗称“中周”。(c)所示为一种低频变压器,它的种类较多,有电源变压器、输出变压器、输入变压器、线间变压器等。(d)所示为电视机的行输出变压器,它是一种脉冲变压器。本文重点介绍电源变压器的种类与特点。


常用电源变压器的结构与特性
1.结构
图3所示是一些小型电源变压器的外形图。它由铁芯、线圈(绕组)、线圈骨架、绝缘物等组成。

(1)铁芯。变压器的铁芯常见是“E”型、“口”型、“C”型等。如图4所示。

“口”型铁芯用在大功率的变压器中。“C”型铁芯采用新型材料,具有体积小、重量轻、质量高的优点,但制作要求高。
“E”型铁芯是使用较多的铁芯,自制变压器一般也采用这种铁芯。用这种铁芯制成的变压器,铁芯对绕组能形成保护外壳,另外铁芯散热表面也较大。组装铁芯时,要将硅钢片的开口处交替地分置在两边,这样能减少接口处的磁阻。
(2)线圈。变压器的线圈又称为绕组,要用表面有绝缘层的漆包铜线来绕制。绕组一般由一组初级绕组(工作时与输入电源相接的绕组叫初级绕组)和几组次级绕组(与负载相接的绕组叫次级绕组)组成。通常变压器的初、次级绕组间加有静电屏蔽层。
(3)变压器的组装与固定。在绕好的线包内插入硅钢片,就组装完毕。变压器插入铁芯后,必须将铁芯夹紧并固定。常用的固定形式有夹板条固定和“U”形夹子固定,如图3(a)、(b)所示。
2.电源变压器的符号
变压器的文字代号是“T”。在电路图中的符号如图5所示。其中一串半圆弧(两个以上)表示绕组。左边绕组是初级绕组,右边绕组是次级绕组。图中的虚线表示初、次级之间的屏蔽层,虚线左边的粗实线表示铁芯。初级绕组一边写着Ф0.35、1488T、220V是表示用直径为0.35毫米的漆包线绕1488圈,该绕组的输入电压为交流220伏。次级绕组一边写着Ф0.74、198T、28V表示该绕组所用的漆包线规格和绕制的圈数及输出电压值。符号图下面标有:铁芯:D42、S=22×28mm。表示采用材料牌号为D42的硅钢片,舌宽22毫米、叠厚28毫米。(这些数值不一定都写在变压器符号图的旁边)。

3.特性
(1)变压器的变压比
变压器的初、次级线圈的匝数和电压有以下关系:
式中n称为变压比,U\(_{1}\)和N1分别代表初级线圈的电压和线圈匝数,U\(_{2}\)和N2分别代表次级线圈的电压和线圈匝数。当n>1时,则为降压变压器,反之则为升压变压器。
(2)变压器的电压与电流的关系:
若不考虑变压器的损耗,则有
U\(_{1}\)·I1=U\(_{2}\)·I2,或\(\frac{U}{_{1}}\)U2=I\(_{2}\);I1
(I\(_{1}\)、I2分别表示初、次级绕组中的电流)
(3)变压器的效率
在额定负载时,变压器的输出功率P\(_{2}\)和输入功率P1的比值η,称为变压器的效率。
用公式表示为:
η=\(\frac{P}{_{2}}\)P1×100%
η总是小于100%,原因有以下两个方面。
①铜损:变压器的绕组是用漆包线绕制的,由于导体存在着电阻,电流通过时就会因发热而损耗一部分电能。
②铁损:它包括磁滞损失和涡流损失。变压器通电后,由于电流的大小和方向不断地变化,磁力线也随之变化,使铁芯内部分子相互摩擦产生热量,从而影响磁力线的变化,即产生磁滞。而且在变压器工作时,铁芯中有磁力线通过,因此就在磁力线平面垂直的方向上产生感应电流,象一个个小旋涡,使铁芯发热,消耗电能,这便是涡流损失。
为了减少铁损,变压器的铁芯采用导磁率高(容易磁化)而磁滞小的软磁性材料制作,如含3~4%硅的硅钢片(俗称矽钢片),坡莫合金等。同时将这些材料做成薄片迭成铁芯,并使它们之间绝缘,切断涡流,以减少涡流损失。
变压器的效率与变压器的功率等级也有密切关系。功率越大,效率也越高。(申周)