变压器主要参数及检验方法

1.变压器的主要参数

变压器的主要参数包括额定功率、变压比、效率、温升、绝缘电阻和抗电强度以及空载电流、信号传输参数等。

(1)额定功率是指在规定的电压和频率下,变压器能够长期连续工作而不超过规定温升的输出功率(单位:VA、kVA 或W、kW)。一般电子产品中的变压器,其额定功率都在数百瓦以下。

(2)变压比是指变压器次级电压与初级电压的比值或次级绕组匝数与初级绕组匝数的比值,通常在变压器外壳上直接标出电压变化的数值,例如220 V/12 V。变阻比是变压比的另一种表达形式,可以用来表示初级和次级的阻抗变换关系,例如用4∶1 表示初级、次级的阻抗比值。

(3)效率是指输出功率与输入功率的比值,一般用百分数表示。变压器的效率由设计参数、材料、制造工艺及额定功率决定。通常20 W 以下的变压器的效率为70%～80%,而100 W 以上的变压器的效率可达到95%左右。

(4)温升是指当变压器通电工作以后,线圈温度上升到稳定值时,线圈的温度比环境温度升高的数值。温升高的变压器,绕组导线和绝缘材料容易老化。

(5)绝缘电阻和抗电强度是指线圈之间、线圈与铁芯之间以及引线之间,在规定的时间内(例如1 min)可以承受的试验电压。它是判断电源变压器能否安全工作特别重要的参数。不同的工作电压、不同的使用条件和要求,对变压器的绝缘电阻和抗电强度有不同的要求。一般要求,电子产品中的小型电源变压器的绝缘电阻≥500 MΩ,抗电强度≥2 000 V。

(6)空载电流是指变压器初级加额定电压而次级空载,这时的初级电流叫作空载电流。空载电流的大小,反映变压器的设计、材料和加工质量。空载电流大的变压器自身损耗大,输出效率低。一般,空载电流不超过变压器额定电流的10%。设计和制作优良的变压器时,空载电流可小于额定电流的5%。

(7)信号传输参数是指用于阻抗变换的幅频特性、相频特性以及漏电感、频带宽度和非线性失真等参数。

变压器的常见故障有开路和短路。开路故障大部分是因为引出端断线,用万用表的电阻挡容易检查出来。短路故障则不太容易判断,除了线圈电阻比标准阻值明显变小以外,绕组局部短路很难用万用表准确检查出来。一般,可以观察空载电流是否过大,空载温升是否超过正常温升来判断。

2.变压器同名端相对极性的判别

变压器绕组的极性指的是变压器原、副边绕组的感应电势之间的相位关系。如图2-20所示,1、2 为原边绕组,3、4 为副边绕组,它们的绕向相同,在同一交变磁通的作用下,两绕组中同时产生感应电势,在任何时刻两绕组同时具有相同电势极性的两个端头互为同名端。1、3 互为同名端,2、4 互为同名端;1、4 互为异名端。

图2-20　变压器原、副边绕组

变压器同名端的判断方法较多,分别叙述如下。

1)交流电压法

一单相变压器原、副边绕组连线如图2-21 所示,在它的原边加适当的交流电压,分别用电压表测出原、副边的电压U1、U2,以及1、3 之间的电压U3。如果U3=U1+U2,则相连的线头2、4 为异名端,1、4 为同名端,2、3 也是同名端。如果U3=U1-U2,则相连的线头2、4 为同名端,1、4 为异名端,1、3 也是同名端。(www.xing528.com)

图2-21　交流电压法测同名端

2)直流法(又叫干电池法)

用一节干电池、一块万用表接成如图2-22 所示电路。将万用表挡位打在直流电压低挡位(如5 V 以下),或者直流电流的低挡位(如5 mA),当接通S 的瞬间,表针正向偏转,则万用表的正极、电池的正极所接的为同名端;如果表针反向偏转,则万用表的正极、电池的负极所接的为同名端。注意断开S 时,表针会摆向另一方向;S 不可长时接通。

图2-22　干电池法测同名端

3)测电笔法

为了提高感应电势,使氖管发光,可将电池接在匝数较少的绕组上,测电笔接在匝数较多的绕组上,按下按钮突然松开,在匝数较多的绕组中会产生非常高的感应电势,使氖管发光。注意观察哪端发光,发光的那一端为感应电势的负极。此时与电池正极相连的以及与氖管发光那端相连的为同名端。如图2-23 所示。

图2-23　测电笔法测同名端

3.变压器的选用原则

(1)查看外观是否完好。仔细查看电源变压器的引线是否有脱焊、断线,铁芯是否有松动等不牢固之处。

(2)查看参数是否满足。对所使用的电源变压器的输出功率,输入、输出电压的大小,以及所接负载所需功率能否满足等要了解清楚后再使用。

(3)测试电压是否相符或者不超出10%、绝缘电阻是否大于500 MΩ。对新购电源变压器要进行通电检查,看输出电压是否与标称电压值相符。在条件允许的情况下也可用摇表查测电源变压器的绝缘电阻是否良好。其值应大于500 MΩ,对于要求较高的电路其值应大于1 000 MΩ。

(4)对应用于一般家用电器的电源变压器,选E 形铁芯即可;对应用于高保真音频功率放大电路的电源变压器选C 形铁芯较好;对大功率变压器选用口字形铁芯较容易散热。对电子设备中使用的电源变压器,应选用加静电屏蔽层的,以保证进入变压器初级的干扰信号直接入地。

(5)摸温升是否烫手。对接入电路的电源变压器要观察其温升等是否正常。当变压器工作时,不应有焦煳味、冒烟等现象,而且可用手摸一下铁芯外部的温度,以不烫手为最好(注意不要触碰输入引线脚,以避免触电)。