变压器基础知识_制作流程_详解

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作 成 日 期 2004 – 11 – 28
初 版 页 数 共 53 页
工程部员工专业知识培训教材
第一章 变压器的概述
变压器的最基本型式，包括两组绕有导线的线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交
流电流(具有某一已知频率) 流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率的
交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链的程度。
一般指连接交流电源的线圈称之为“一次线圈”(Primamary Coil) ；而跨于此线圈的电压
称之为“一次电压”。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线
圈间的“匝数比”所决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。
大部份的变压器均有固定的铁心，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性，大
部份磁通量局限在铁心里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度的磁耦合。在一些变压器
中，线圈与铁心二者间紧密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者的线圈匝数比相同。
因此，变压器的匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功
能，使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物，提升输电电压使得长途输送电力更为
经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元化，我们可以这幺说，倘无变压器，则
现代工业实无法达到目前发展的现况。
电子变压器除了体积较小外，在电力变压器与电子变压器二者之间，并没有明确的分界线。
一般提供 60Hz 电力网络的电源均非常庞大，它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子
装置的电力限制，通常受限于整流、放大，与系统其它组件的能力，其中有些部份属放大电力
者，但如果与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力的范围。
各种电子装备常用到变压器，理由是：提供各种电压阶层确保系统正常操作；提供系统中
以不同电位操作部份得以电气隔离；对交流电流提供高阻抗，但对直流则提供低的阻抗；在不
同的电位下，维持或修饰波形与频率响应。“阻抗”的其中一项重要概念，即电子学特性，是一
种假想的设备，即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时，其间要使用到一种设
备 — 变压器。
对于电子装置而言，重量和空间通常是一项努力追求的目标，至于效率、安全性与可靠性，
更是重要的考虑因素。变压器除了能够在一个系统里占有显着百分比的重量和空间外，另一方
面在可靠性方面，它亦是衡量因子中的一个要项。 因为上述与其它应用方面的差别，使得电力
变压器并不适合应用于电子电路上。
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第二章 变压器的原理
1、变压器的制作原理：
在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应
电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的
原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。
2、在电路中，变压器表示符号为：
N1 N2
3、技术参数：
对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器
的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压
调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、
非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。
a、电压比：
变压器两组线圈圈数分别为N1和 N2，N1为初级，N2 为次级。在初级线圈上加一
交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当 N2>N1 时，其感应电动势要比初
级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当 N2初级电压，这种变压器称为降变压器。初级次级电压和线圈圈数间具有下列关系。
V N
2 2
——— = ——— = n
V N
1 1
式中 n 称为电压比(圈数比) 。当 n<1 时，则 N1>N2，V1>V2，该变压器为降压变
压器。反之则为升压变压器。
b、变压器的效率：
在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即
P
2
η= x100%
——
P
1
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式中η为变压器的效率；P1为输入功率，P2为输出功率。
当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生
任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗
主要有铜损和铁损。
铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能
就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。
变压器的铁损包括两个方面。一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压
器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，
从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时。铁芯中
有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路
形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称
为涡流损耗。
变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比
就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。
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第三章 变压器材料介绍
一 线架 Bobbin
(一) 作用：顾名思义，Bobbin(线架或骨架) 在变压器中起支撑Coil(线圈) 的作用。
(二) Bobbin的分类：
1、依据变压器的性质要求不同，按材质分为：热塑性材料，热固性材料。
热塑性材料我们常用的有尼龙(NYLON) ，塑料(PET) ，塑料( PBT) 三种。热
固性材料我们常用到的有电木(PM) 。
2、依据变压器的形状不同，Bobbin 又分为立式，卧式，子母式，抽屉式，单元格，
双格。
(三) 特性及用途：
1、电木(PM) ：热固性材料，稳定性高，不易变形，耐温 150°C，可承受 370°C 的高
温。表面光滑，易碎，不能回收。用于耐温较高的变压器。
2、尼龙(NYLON) ：热塑性材料，工程塑料，延展性好，不易碎，耐温 115°C，易吸
水，使用前先用80°C 的温度烘烤，使固性稳定。表面光滑，半透明，不易碎。一般
用于耐油性强的变压器上。
3、塑料(PET) ：热塑性材料，510系统，硬性高，易成形。不易变形，耐温170°C，
表面不光滑，不易碎，一般用于绕线管。
4、塑料(PBT) ：热塑性材料，较软，不易变形，不耐高温(160°C) ，表面不光滑，不