变压器是利用电磁感应原理，以相同的频率在两个或更多的绕组之间，改变交流电压和电流的装置。其外形如图3.9-18（a）所示，变压器在电路中主要起到电压变换、阻抗变换、隔离等作用，其电路符号如图3.9-18（b）所示，一般用字母T表示。
图3.9-18 变压器
一、变压器的分类
变压器的分类方法很多，按相数可分为单相变压器和三相变压器；按冷却方式可分为干式变压器和油浸式变压器；按用途可分为电力变压器、仪用变压器、试验变压器和特种变压器；按绕组形式可分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。
下面介绍几种常用的变压器。
1.电源变压器
如图3.9-19所示，电源变压器主要由铁芯、骨架、绕组、绝缘物及紧固件等组成，主要作用是升压或降压。
电源变压器的铁芯有E型、EI型、C型等。E型和EI型铁芯是以硅钢片冲制而成的，是目前使用得最多的铁芯；C型铁芯是用冷轧硅钢带卷制而成的。稳压电源和各类家用电器中使用的变压器均属于电源变压器。
图3.9-19 电源变压器
图3.9-20 音频变压器
图3.9-21 高频变压器
2.音频变压器
如图3.9-20所示，音频变压器是一种工作在音频范围内的变压器，又称低频变压器，常用于信号的耦合以及阻抗的匹配。
电源变压器工作在固定频率，而音频变压器工作在一个较宽的音频范围内。在电源变压器中，漏感和分布电容可以忽略不计，而在音频变压器中，尤其是高频端，漏感和分布电容是决定其电气指标的主要因素，所以需要采取一定的措施来减小漏感和分布电容。
音频变压器可以实现电压转换，也可以实现音频信号耦合。音频变压器可以作为输出变压器，在影音设备电路中起阻抗变换作用；也可以作为输入变压器，在声音信号输入电路中起阻抗变换作用；还可以作为级间变压器，使放大器中的各级工作单位调和。
3.高频变压器
如图3.9-21所示，高频变压器是工作频率超过10k Hz的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也可用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器。
开关电源中，两个开关三极管轮流导通来产生高频脉冲波，然后通过高频变压器进行变压，输出交流电，高频变压器各个绕组线圈的匝数比例决定了输出电压的大小。
设计高频变压器时，变压器的漏感和分布电容必须减至最小，因为开关电源中高频变压器传输的是高频脉冲方波信号，在传输的瞬变过程中，漏感和分布电容会引起浪涌电流、尖峰电压以及顶部振荡，将造成损耗增加。
4.自耦变压器
如图3.9-22所示，自耦变压器只有一个绕组，也称单绕组变压器。其初级和次级在同一条绕组上，原、副绕组直接串联自行耦合。普通的变压器是通过原、副线圈电磁耦合来传递能量，原、副边没有直接连接；自耦变压器原、副边直接连接在一起，它的低压线圈就是高压线圈的一部分。
自耦变压器一般都有多个输出抽头，升压和降压用不同的抽头来实现。
图3.9-22 自耦变压器
图3.9-23 环形变压器(www.xing528.com)
5.环形变压器
如图3.9-23所示，环形变压器的铁芯用优质冷轧硅钢片无缝地卷制而成，其线圈均匀地绕在铁芯上，线圈产生的磁力线方向与铁芯磁路几乎完全重合。
环形变压器的铁芯可以加工到无气隙的程度，这种无气隙结构，能够提高叠装系数和电转换效率；使空载电流非常小，长期通电情况下几乎没有发热现象；磁循环结构几乎在一个封闭的空间中，漏磁小、电磁辐射弱、抵抗外部磁干扰能力强，安装在各种复杂结构的电子设备上，不会产生任何电磁干扰。
环形变压器具有体积小、噪音低、发热量少、转换效率高等优点，广泛应用于工业自动化设备、仪器仪表、医疗卫生、机械加工、科研、军工、家用电器等领域。
二、变压器的性能参数和选用
1.变压器的性能参数
（1）电压比。指变压器一、二次绕组之间匝数或电压比值。升压变压器的电压比小于1，降压变压器的电压比大于1，隔离变压器的电压比等于1。
（2）额定电压。包括一次额定电压和二次额定电压。一次额定电压指接到变压器一次绕组端点的额定电压；二次额定电压指当一次绕组所接的电压为额定值，分接头开关放在额定分接头位置上，变压器空载时二次绕组的电压。
（3）额定电流。包括一次额定电流和二次额定电流，分别指在额定电压和规定的环境温度下，使各部分不超过允许温度的一次绕组和二次绕组长期允许通过的电流。
（4）额定容量。指变压器在额定电压、额定电流时连续运行所传送的容量。对于双绕组变压器，其额定容量以绕组的容量表示；对于三绕组变压器，应给出每个绕组的额定容量。
（5）额定频率。指变压器正常工作的电压频率值，我国的标准工业频率为50Hz。
（6）空载损耗。指当以额定电压施加于一个绕组的端子上，其余各绕组开路时变压器所产生的损耗。变压器在空载状态下的损耗主要是铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，因此空载损耗也称铁损。
（7）短路损耗。对双绕组变压器，短路损耗指将变压器的一侧绕组短路，流经另一侧绕组的电流为额定电流时，变压器所消耗的功率。对三绕组变压器，要提供3个绕组两两短路试验所测的短路损耗，而且当3个绕组容量不同时，短路损耗是一对绕组中容量较小的一方达到其额定电流时的值。短路损耗主要由绕组的电阻引起，所以又称铜损。
（8）短路电压。短路电压又称阻抗电压。对双绕组变压器，短路电压是指当一侧绕组短接，以额定频率的电压施加于另一侧绕组上，并使短接绕组中流过额定电流时所施加的电压。三绕组变压器有3个短路电压，用高-中、高-低、中-低3个短路电压表示。由于大容量变压器的阻抗以电抗为主，可由短路电压近似求得变压器绕组的电抗，对变压器的电压变动和并列运行有着重要的意义。
（9）空载电流。指变压器在额定电压下空载运行时的电流值。一个绕组的空载电流通常以该绕组额定电流的百分数表示。对三绕组变压器来说，这个百分数以最大额定容量的那个绕组为准。
（10）温升。指变压器各部分的温度与其周围冷却介质温度的差值。温升直接关系到变压器的使用寿命，变压器的允许温升主要取决于其绝缘耐热等级。
2.变压器的选用
选用变压器要根据使用场合、用途等选择合适类型、电压比、额定电压、额定电流、额定容量、额定频率的变压器。
三、变压器的检测
变压器常见故障有短路、断路、绝缘不良引起的漏电等。当变压器出现故障后应及时检查更换。尤其是变压器出现冒烟、输出电压降低、温升过快时，应立即切断电源，找出故障原因。
变压器的检测分为3步：外观检查、绕组通断与绝缘性能检测以及变压器性能检测。
1.外观检查
检查变压器外观有无异常现象。绕组线圈引脚线有无脱焊或损坏；铁芯紧固螺栓有无松动现象；绝缘材料是否有烧焦的痕迹；硅钢片有无锈蚀破损现象；绕组线圈是否有外露或漆皮脱落现象。
通过标识分辨出一次、二次线圈。常用的一次线圈多标有220V字样，次级线圈则标有12V、24V等电压值。
2.绕组通断与绝缘性能检测
将数字万用表置于电阻量程400Ω挡，分别检测变压器的一次线圈和二次线圈的阻值。正常情况下，一次线圈线径较细，阻值在几十欧姆至几百欧姆之间；二次绕组线径较粗，阻值在几欧姆至几十欧姆之间，电压高的二次绕组的阻值也会高一些。若测出的数值是无穷大，说明该绕组线圈已断路。
将数字万用表置于电阻量程4MΩ挡或200MΩ挡，分别检测一次线圈与二次线圈之间的绝缘电阻、各二次线圈之间的绝缘电阻、各线圈与铁芯之间的绝缘电阻，正常情况各阻值均应为无穷大；若绝缘电阻小于10MΩ，表明变压器的绝缘性能不好；若绝缘电阻小于几百欧姆，说明该变压器内部存在短路故障。
3.变压器性能检测
将变压器一次绕组接可变交流电源，先输入较小的交流电压，看变压器有无打火、冒烟等异常现象，如果一切正常，再缓慢调升至额定电压，将万用表置于交流电压量程合适的挡位，分别检测每个二次线圈的输出电压是否与标称值相同。
变压器损坏后，应选用相同型号、相同参数的变压器进行替换，如果没有相同型号、相同参数的变压器，可选用性能参数接近的变压器进行替换。
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