電磁兼容設(shè)計中的變壓器相關(guān)知識介紹
一、變壓器幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都要用到,它原理簡單但根據(jù)不同的使用場合(不同的用途)變壓器的繞制工藝會有所不同的要求。變壓器的功能主要有:電壓變換;阻抗變換;隔離;穩(wěn)壓(磁飽和變壓器)等,變壓器常用的鐵心形狀一般有E型和C型鐵心。
二、變壓器的損耗
當(dāng)變壓器的初級繞組通電后,線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動,因為鐵心本身也是導(dǎo)體,在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢,這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流,好象一個旋渦所以稱為“渦流”。這個“渦流”使變壓器的損耗增加,并且使變壓器的鐵心發(fā)熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所產(chǎn)生的損耗我們稱為“鐵損”。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線,這些銅導(dǎo)線存在著電阻,電流流過時這電阻會消耗一定的功率,這部分損耗往往變成熱量而消耗,我們稱這種損耗為“銅損”。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的。
由于變壓器存在著鐵損與銅損,所以它的輸出功率永遠小于輸入功率,為此我們引入了一個效率的參數(shù)來對此進行描述,η=輸出功率/輸入功率。
三、變壓器的材料
要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關(guān)的材料要有一定的認識,為此這里我就介紹一下這方面的知識。
1、鐵心材料:
變壓器使用的鐵心材料主要有鐵片、低硅片,高硅片,的鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性,增加電阻率,它可減少渦流,使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片,變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系,硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示,一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000,高硅片為12000-16000
2、繞制變壓器通常用的材料有
漆包線,沙包線,絲包線,最常用的漆包線。對于導(dǎo)線的要求,是導(dǎo)電性能好,絕緣漆層有足夠耐熱性能,并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用Q2型號的高強度的聚脂漆包線。
3、絕緣材料
在繞制變壓器中,線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離,均要使用絕緣材料,一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作,層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離,繞阻間可用黃臘布作隔離。
4、浸漬材料:
變壓器繞制好后,還要過最后一道工序,就是浸漬絕緣漆,它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命,一般情況下,可采用甲酚清漆作為浸漬材料。
要學(xué)好電工技術(shù)必須要對在電工學(xué)上的一些物理量的概念有所理解
?。?)電阻率---又叫電阻系數(shù)或叫比電阻。是衡量物質(zhì)導(dǎo)電性能好壞的一個物理量,以字母ρ表示,單位為歐姆*毫米平方/米。在數(shù)值 上等于用那種物質(zhì)做的長1米截面積為1平方毫米的導(dǎo)線,在溫度20C時的電阻值,電阻率越大,導(dǎo)電性能越低。則物質(zhì)的電阻率隨溫度而變化的物理量,其數(shù)值等于溫度每升高1C時,電阻率的增加與原來的電阻電阻率的比值,通常以字母α表示,單位為1/C。
?。?)電阻的溫度系數(shù)----表示物質(zhì)的電阻率隨溫度而變化的物理量,其數(shù)值等于溫度每升高1C時,電阻率的增加量與原來的電阻率的比值,通常以字母α表示,單位為1/C。
?。?)電導(dǎo)----物體傳導(dǎo)電流的本領(lǐng)叫做電導(dǎo)。在直流電路里,電導(dǎo)的數(shù)值就是電阻值的倒數(shù),以字母ɡ表示,單位為歐姆。
?。?)電導(dǎo)率----又叫電導(dǎo)系數(shù),也是衡量物質(zhì)導(dǎo)電性能好壞的一個物理量。大小在數(shù)值上是電阻率的倒數(shù),以字母γ表示,單位為米/歐姆*毫米平方。
?。?)電動勢----電路中因其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能所引起的電位差,叫做電動勢或者簡稱電勢。用字母E表示,單位為伏特。
?。?)自感----當(dāng)閉合回路中的電流發(fā)生變化時,則由這電流所產(chǎn)生的穿過回路本身磁通也發(fā)生變化,因此在回路中也將感應(yīng)電動勢,這現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象,這種感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。
?。?)互感----如果有兩只線圈互相靠近,則其中第一只線圈中電流所產(chǎn)生的磁通有一部分與第二只線圈相環(huán)鏈。當(dāng)?shù)谝痪€圈中電流發(fā)生變化時,則其與第二只線圈環(huán)鏈的磁通也發(fā)生變化,在第二只線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。
?。?)電感----自感與互感的統(tǒng)稱。
?。?)感抗----交流電流過具有電感的電路時,電感有阻礙交流電流過的作用,這種作用叫做感抗,以Lx表示,Lx=2πfL.
(10)容抗----交流電流過具有電容的電路時,電容有阻礙交流電流過的作用,這種作用叫做容抗,以Cx表示,Cx=1/12πfc。
(11)脈動電流----大小隨時間變化而方向不變的電流,叫做脈動電流。
?。?2)振幅----交變電流在一個周期內(nèi)出現(xiàn)的最大值叫振幅。
?。?3)平均值----交變電流的平均值是指在某段時間內(nèi)流過電路的總電荷與該段時間的比值。正弦量的平均值通常指正半周內(nèi)的平均值,它與振幅值的關(guān)系:平均值=0.637*振幅值。
?。?4)有效值----在兩個相同的電阻器件中,分別通過直流電和交流電,如果經(jīng)過同一時間,它們發(fā)出的熱量相等,那么就把此直流電的大小作為此交流電的有效值。正弦電流的有效值等于其最大值的0.707倍。
?。?5)有功功率----又叫平均功率。交流電的瞬時功率不是一個恒定值,功率在一個周期內(nèi)的平均值叫做有功功率,它是指在電路中電阻部分所消耗的功率,以字母P表示,單位瓦特。
?。?6)視在功率----在具有電阻和電抗的電路內(nèi),電壓與電流的乘積叫做視在功率,用字母Ps來表示,單位為瓦特。
?。?7)無功功率----在具有電感和電容的電路里,這些儲能元件在半周期的時間里把電源能量變成磁場(或電場)的能量存起來,在另半周期的時間里對已存的磁場(或電場)能量送還給電源。它們只是與電源進行能量交換,并沒有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的速率的振幅值叫做無功功率。用字母Q表示,單位為芝。
(18)功率因數(shù)----在直流電路里,電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里,電壓乘電流是視在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù),以COSφ表示。