第一章-第五节：常用变压器简介（课件） -《电机与电气控制技术》同步教学（高等教育出版社）

第五节：常用变压器简介 第一章 变压器 目 录 CONTENTS 01 小功率电源变压器 02 自耦变压器 03 仪用互感器 04 电焊变压器 2 整流变压器 PCB平面变压器 05 06 常用变压器简介 在各种电气设备、家用电器和电子仪器设备中都广泛使用各种小型变压器，它们的容量一般都比较小，因而体积小、重量轻，却承担着不同的功能，成为必不可少的器件。常见的有各类控制变压器、电焊变压器、自耦变压器、互感器、脉冲变压器、旋转变压器等。 3 电焊变压器 控制变压器 自耦变压器 互感器 一、小功率电源变压器 1.控制变压器 控制变压器是指工作在50~60Hz频率下的电源变压器，又称工频电源变压器，用于低压局部照明电源、信号灯或指示灯电源以及电气控制设备中控制电路的电源，其典型外形如图1-10所示。 控制变压器容量都比较小，常见的都在几百伏安以下，一次电压为220V及380 V,二次电压为220V、127V、110 V、36 V、24V、12V、6V等，也可按需要特制。 4 控制变压器按铁芯结构及外形的不同可分以下几类。 （1）通用变压器 通用变压器的铁芯结构及制成的心式变压器及壳式变压器外形如图1-10(a)(b)所示。 （2）C形变压器 C形变压器的铁芯结构及外形如图1-10(c)所示。由于冷轧硅钢带的磁感应强度B比较高，加上绝缘等级较高(为B级或H级),故比通用变压器体积小、用铜量省。C形变压器的铁芯制作较方便，效率也较高，使用越来越广。 （3）R形变压器 R形变压器是在C形变压器的基础上形成的，其外形如图1-28所示。其主要结构特点是铁芯为整体结构，即铁芯由一根在下料机上切割而成的由窄到宽，再由宽到窄连续均匀过渡的晶粒取向冷轧硅钢带卷绕而成。铁芯卷绕好后绑扎紧并浸漆处理成形。由于铁芯不切割，因此磁路无空气隙、磁阻小，使变压器的空载损耗小、温升低。另外，由于变压器铁芯截面为圆形，因而绕组也是圆形，节省了用铜量，使变压器体积小、重量轻、噪声低。 1.控制变压器 5 R形变压器 1.控制变压器 （4）O形变压器 O形变压器又称环形变压器，其外形如图1-29所示。工作在工频电源下的O形变压器的铁芯由冷轧晶粒取向硅钢带或合金钢带绕制而成，再经过扎紧及绝缘处理等过程，形成0形铁芯。因此O形变压器也具有R形变压器的优点，且铁芯制作简单。其主要不足之处是由于铁芯截面呈矩形，因此线圈绕制困难，一般要用专门的绕线机绕制。 随着电子技术的飞速发展，高频变压器、脉冲变压器、开关电源及逆变器等已经大多采用环形铁芯结构，其铁芯材料则用非晶态及超微晶态合金和铁氧体，工作频率可高达数十万赫。 6 2.中频及高频电源变压器 (1)中频电源变压器 中频电源变压器是指工作在400～1000Hz频率范围内的电源变压器。由于工作频率的上升，为减小涡流损耗，铁芯用0.2mm厚冷轧硅钢片构成，且铁芯中的磁感应强度B一般取得较低。它既可工作在正弦波电压下，也可工作在方波(或矩形波)电压下。中频电源变压器的其他结构与工频电源变压器相同。 7 2.中频及高频电源变压器 （2）高频电源变压器 高频电源变压器是指工作在10～20 kHz频率范围内的电源变压器，主要用在开关稳压电源的变换器中。其结构特点有： 不能使用普通硅钢片制作铁芯，一般均用铁氧体铁芯。它的电阻率高，故涡流损耗小。 由于绕组中通过的是高频电流，因此集肤效应使导线中心部分电流密度变小，从而减小了导线的有效面积，引起发热，故通常使用多股高频铜导线或薄铜箔绕制绕组。 高频电源变压器的工作温度不能超过70℃,否则铁氧体的电磁性能将急剧下降。 8 9 二、自耦变压器 1.结构特点及用途 一二次绕组不仅有磁耦合，还有电的直接连接 10 2.电压、电流及容量关系 U1≈E1＝4.44fN1Фm U2＝E2＝4.44fN2Фm 负载时的磁势平衡方程式： 忽略空载磁通势，则 自耦变压器一、二次绕组中的电流大小与 匝数成反比，在相位上互差1800. 结论: 11 流经公共绕组中的电流I的大小为 : I=I2－I1 当变比K接近于1时， I很小，这部分绕组 可用截面积较小的 导线绕制，以节约 用铜量，并减小自 耦变压器的体积与 重量。 结论： 2.电压、电流及容量关系 12 S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1 自耦变压器输出的视在功率为： 由电磁感应原理从一次绕组 传递到二次绕组的视在功率 通过电路的直接联系从一次绕组直接传递到二次绕组的视在功率 S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1 自耦变压器输出的视在功率为： 2.电压、电流及容量关系 13 I1只在一部分绕组的电阻上产生铜损耗，因此自耦变压器的损耗比普通变压器要小，效率较高，因而较为经济。 2.电压、电流及容量关系 K一般介于1