电气防爆安全技术

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1 项目 3 电感器和变压器 （建议学时： 4 学时） 本项目将介绍电感器的结构，参数及标识方法，常用电感器的基础知识；变压器的结构、参数、型号命名及使用常识。通过各种电感器和变压器的识别和检测，了解电感器和变压器在电子线路中的应用。 能力目标 熟悉电感器的结构、特性和主要参数 了解电感器的种类 掌握电感器的检测与选用 掌握变压器的结构、特性和主要参数 了解变压器的种类 掌握变压器的检测与选用 2 电感元件是根据电磁感应原理制作的元件，又称为电感器。 电感元件分为两大类：一类是利用自感作用的电感线圈；另一类是利用互感作用的变压器和互感器。 电阻、电容、电感一般又统称为 无源元件， 电子管、晶体管、集成电路等一般统称为 有源器件。 3.1.1 电感器的结构 1 ．电感器的结构 电感线圈的种类和结构各种各样，通常由骨架、绕组、磁心及屏蔽罩组成。根据使用场合的不同，有的线圈没有屏蔽罩，有的没有磁心，还有的连骨架都没有，只有绕组。 （ 1 ） 骨架 骨架泛指绕制线圈的支架。如图 3.1.1 所示。 任务 3-1 电感器 任务描述 本任务主要学习电感器的电路符号和结构、电感器的主要特性、参数及标识方法、电感器的标识方法、电感器的种类及应用、电感器的检测等基本知识和技能。 3 图 3.1.1 线圈骨架 一些体积较大的固定式电感器或可调式电感器，大多数是将漆包线环绕在骨架上，再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔，以提高其电感量。骨架通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成，根据实际需要可以制成不同的形状。小型电感器一般不使用骨架，而是直接将漆包线绕在磁心上。 4 （ 2 ） 绕组 绕组是指具有规定功能的一组线圈，它是电感器的基本组成部分。绕组有单层和多层之分。 （ 3 ） 磁心 磁心插入电感线圈，可以增加电感线圈的电感量，可以提高 Q 值，也可以减少线圈的匝数。有时可以通过调整磁心在线圈中的位置，来调节线圈的电感量。磁心一般采用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体等材料制成，它有“工”字形、柱形、帽形、“ E” 形、罐形等多种形状。 （ 4 ） 屏蔽罩 屏蔽罩的使用可以减小线圈产生的电磁场对外电路的影响，也可以减小外界电磁场对电感线圈的影响。采用屏蔽罩的电感器，会增加线圈的损耗，使 Q 值降低。 （ 5 ） 封装材料 有些电感器（如色码电感器、色环电感器等）绕制好后，用封装材料将线和磁心等密封起来。封装材料采用塑料或环氧树脂等。电感器的电路符号如图 3.1.2 所示。 5 空芯电感器 铁芯电感器 磁芯电感器 有抽头的电感器电路符号 微调电感器电路符号 图 3.1.2 电感器的电路符号 3.1.2 电感器的主要特性、参数、命名及标识方法 1. 电感器主要特性 6 右图为自感现象示意图。当交流电通过线圈 L 时，便在线圈周围产生交变磁场，这个磁场既能穿过线圈，又能在线圈中产生感应电动势。自感电动势的大小与磁通量和线圈的特性有关，这种特性用自感系数来表示。 电感量是表示电感数值大小的量，通常简称电感。 自感现象示意图 线圈中的自感电动势的方向要阻碍原磁场的变化，这是因为原磁场是线圈中的电流产生的，自感电动势阻碍通过线圈的电流发生变化， 这种阻碍作用就是电感的感抗 ( 单位是欧姆 ) 。感抗的大小与线圈电感量的大小和通过线圈的交流电的频率有关，电感量越大，感抗越大。同一电感量下，交流电频率越高，感抗也就越大。 7 如果在通以交流电的线圈的交变磁场中，放置另一只线圈，交变磁场中的磁力线将穿过这只线圈，在此线圈中会产生感应电动势，这种现象称为 互感。 通常把原通电线圈称为初级 ( 或原线圈 ) ，另外放置的线圈为次级线圈 ( 或副线圈 ) 。次线线圈中感应电动势的大小，同初次级间的互感量有关，初次级之间的相互作用称为耦合 ( 系数 ) 。耦合系数与两线圈的安放位置、方式、有无磁芯等因素有关。两线圈的互感量的大小与各自线圈的电感量及两线圈间的耦合系数有关。 综合上述，电感具有通直流、阻交流的特性。 直流信号通过线圈时的电阻就是导线本身的电阻，压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流电通过。 电感主要用于对交变信号进行隔离、滤波，组成谐振电路等。 8 2. 电感器的主要参数 （ 1 ）电感量 L 和感抗 电感量 L 表示线圈本身的固有特性，与电流大小无关。电感的单位为“亨利”，简称“亨” (H) 。 换算单位有毫亨 (mH) 、微亨 (µH) 、奈亨 (nH) 。它们之间的换算关系为： 电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称 感抗 X L ，单位是欧姆。它与电感量 L 和交流电频率 f 的关系为： （ 2 ）品质因素 Q 品质因素 Q 是表示线圈质量的一个物理量， Q 为感抗 X L 与其等效的电阻的比值，即： 。线圈的 Q 值愈高，回路的损耗愈小。 9 （ 3 ）分布电容 线圈的匝与匝之间、线圈与屏蔽罩之间、线圈与底板之间存在的电容被 称为分布电容。 分布电容的存在使线圈的 Q 值减小，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好。 (4 ）允许误差 指电感器上标称的电感量与实际电感量的允许误差值。 （ 5 ）额定电流 指电感线圈在正常工作时，允许通过的最大电流值。 3. 电感器的型号命名 电感器的命名方法目前有两种，即采用汉语拼音字母或阿拉伯数字来表示。电感器的型号命名包括以下 4 个部分。 第一部分 —— 主称，用字母表示 ( 如 L 为线圈， ZL 为扼流圈 ) 。 第二部分 —— 特征，用字母表示 ( 如 G 为高频 ) 。 第三部分 —— 类型，用字母表示 ( 如 X 为小型 ) ，但也有用数字表示的。 第四部分 —— 区别代号，用字母 A 、 B 、 C 等表示 如 LGX 为小型高频电感线圈。 10 4. 电感器的标识方法 （ 1 ）电感器的直标法 电感器的直标法是将电感器的标称电感量用数字和文字符号直接标在电感器外壁上。 采用直标法的电感器将标称电感量用数字直接标注在电感器的外壳上，同时用字母表示额定工作电流 (A:50 mA ， B:150 mA ， C:300 mA ， D:700 mA ， E:1600 mA) ，再用 I( 土 5 ％ ) 、 II( 土 10 ％ ) 、 III( 土 20 ％ ) 表示允许偏差参数。 固定电感器除直接标出电感量外，还标出允许偏差和额定电流参数。如下图所示： 例如： CⅡ330µH 表示标称电感量为 330µH, 允许偏差为土 10 ％，标称电流为 C （ 300mA ）。 直标法 11 (2) 文字符号法 文字符号法 是将电感器的标称值和允许偏差值用数字和文字符号按一定的规律组合标注在电感体上。单位通常为 nH 或 pH ，用 N 或 P 代表小数点。采用这种标识法的电感器通常后缀一个英文字母表示允许偏差，见表 3.1.1 ： 第一部分：主称 第二部分：电感量 第三部分：误差范围 字母 含义 数字与字母 数字 含义 字母 含义 L 或 PL 电感线圈 2R2 2.2 2.2 µ H J ±5% 100 10 10 µ H K ±10% 101 100 100 µ H 102 1000 1mH M ±20% 103 10000 10mH 表 3.1.1 12 （ 3 ）电感器色标法 色标法是指在电感器表面涂上不同的色环来代表电感量 ( 与电阻器类似 ) ， 通常用四色环表示，紧靠电感体一端的色环为第一环，露着电感体本色较多的另一端为末环。其第一色环是十位数，第二色环为个位数，第三色环为相应的倍率，第四色环为误差率，各种颜色所代表的数值不一样。如图 3.1.5 。 例如： 标称电感量及偏差为 22µH,±5% 的电感器其色码为：红 + 红 + 黑 + 金； 标称电感量及偏差为 0.22µH,±20% 的电感器其色码为：红 + 红 + 银 + 黑。 13 任务 3-2 变压器 任务描述 本任务主要学习变压器的结构、种类及主要参数、变压器的型号命名方法、常用变压器特点及检测等知识技能。 3.1.3 电感器的种类及应用 １．电感器的分类 电感器的种类很多，分类方法各不相同： (1) 按电感形式分类：固定电感器、可变电感器； (2) 按导磁体性质分类：空芯线圈、磁芯线圈、铁芯线圈、铜芯线圈； 14 ２．常用电感线圈的特点和应用 各种电感线圈的外观各不相同，常见的如下图所示。 下面主要从导磁体性质分类上进行描述 。 电感线圈的外观 15 （ 1 ）空芯线圈 空心线圈就是线圈内部没有填充物质。空心线圈因结构不同又分为单层、多层和蜂房线圈等。 ①单层线圈 单层线圈的Ｑ值一般都比较高，多用于高频电路中。单层线圈通常采用密绕法和间绕法。 密绕法 是用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上，如晶体管收音机中波天线线圈； 间绕法 就是每圈和每圈之间有一定的距离，具有分布电容小，高频特性好的特点，多用于短波天线； 16 下图为空芯单层电感器的结构示意图。 以下图 (b) 中空心密绕线圈为例，电感量的计算公式为 式中， L 为空心密绕线圈的电感量，单位为 μH ； d 为空心密绕线圈的内径，单位为 mm ； l 为空心密绕线圈的长度，单位为 mm ； N 为空心密绕线圈的匝数。 空芯单层电感器的结构示意图 17 比较密绕和间绕线圈， 密绕线圈电感比间绕线圈电感大。间绕线圈匝与匝之间都有一定的距离，所以分布电容较小，可获得较高的稳定性。当用粗导线绕制线圈时可提高线圈的稳定性，同时也可获得较高的 Q 值。但间绕线圈电感量不能做得很大，否则线圈尺寸就会太大，感应磁场将涉及较宽范围，可直接影响高频电路的稳定性，同时也给安装带来困难。为了减小电感线圈的体积，对电感量大于 15μH 的线圈，可采用密绕形式，体积就会减小，但匝间电容会增大， Q 值和稳定性都有所降低，故在应用电感线圈时应综合考虑。 ②多层线圈 由于单层线圈的电感量较小，在电感值大于 300µH 的情况下，要采用多层线圈。 18 下图 (a) 所示是一个无封装 多层电感线圈 。 多层电感线圈最大的 缺点 是固有分布电容大。因为多层线圈的匝与匝之间、层与层之间存在着电压差，线圈两端电压差最大，当线圈两端有较高电压时，漆包线的绝缘层就容易被较高感应电压击穿，产生打火烧毁线圈的现象。为此在设计制造电感线圈时，可将线圈进行分段绕制，即将一个线圈分成几段绕制。下图 (b) 所示为 分段多层电感线圈 。例如，彩色电视机高压包中的高压线圈采用的就是分段绕制方法。将线圈分段绕制，可降低各段的承受电压，还可减小线圈固有的分布电容。下图 (c) 所示为 分段蜂房式多层电感线圈 。 19 为了克服多层电感线圈固有分布电容大的缺点， 除采用分段绕制外，还采用蜂房式的绕制方式 来绕制线圈，上图 (c) 所示为分段蜂房式多层电感线圈。在绕制这种线圈时，将漆包线以 19° ～ 26° 的偏转角绕在骨架上，多在自动或半自动蜂房式绕线机上进行绕制，以减小线圈的分布电容。 （ 2 ）磁芯线圈 磁芯线圈是在空芯线圈中装入一定形状的磁芯而成的。 Ⅰ 、 固定磁芯线圈 磁心如果固定在空芯线圈内称固定磁芯线圈； 在空芯线圈中加入磁芯后，电感量约增 K 倍，用公式表示为： 式中， 为空芯线圈的电感量，单位为 μH ； K 为磁芯的导磁率，一般取 5 ～ 12 ； L 为加入磁芯后的电感量，单位为 μH 。 上述表明，多层线圈比单层线圈的电感量大，磁芯线圈又比多层线圈的电感量大。电感线圈的电感量一定时，磁芯线圈就比空芯线圈的圈数少得多，且磁芯线圈的分布电容小，同时线圈的 Q 值也有所提高 。 20 Ⅱ 、可调磁芯线圈 磁芯如果在线圈内能调节，就叫可调磁芯线圈，又称可调电感器。可调电感器是电感量可在较大范围内进行调节的电感器。它是在线圈中插入磁心，并通过调节磁心在线圈中的位置来改变电感量，其外形与图形符号如下图所示。 图 可调电感器的外形与图形符号 21 可调电感器的特点 是体积小，损耗小，分布电容小，电感量可在所需的范围内调节。例如收音机中的磁棒天线，线圈在磁棒上移动时， 线圈在磁棒正中的电感量最大，线圈移出磁棒外时则电感量最小。 它与可调电容器组成的谐振电路可构成调谐器，通过改变可调电容器的容量，就能改变谐振回路的谐振频率，从而实现对所需电台信号的频率选择。 （ 3 ）其它电感线圈 ①色码电感线圈 它是一种高频电感线圈，是在磁芯上绕上一些漆包线后再用环氧树脂或塑料封装而成。某色码电感线圈外观如右图所示。 色码电感线圈 22 ② 阻流圈（扼流圈） 限制交流电通过的线圈称阻流圈， 分高频阻流圈和低频阻流圈。某扼流圈外观如下图所示。 高频阻流圈用于阻止高频信号的电流通过而让频率较低的交流信号和直流信号通过，特点是电感量小，分布电容小，损耗小。 低频阻流圈用于阻止低频信号的通过，电感量可达几亨至几十亨，比高频阻流圈大得多。低频阻流圈多采用硅钢片、铁氧体、坡莫合金等作为铁心，多用于电源滤波电路、音频电路。 扼流圈 23 ③ 偏转线圈 偏转线圈是套在电视机显像管颈部的部件，分为行偏转线圈和场偏转线圈两种。某偏转线圈外观如右图所示。行偏转线圈产生的磁场方向是垂直的，使显像管内的电子束作水平方向偏转。场偏转线圈产生水平方向的磁场，使电子束作垂直方向的偏转。 偏转线圈 24 ④ 小型振荡线圈 某小型振荡线圈结构如下图所示。当超外差式收音机中需要产生一个比外来信号高 465kHz 的高频等幅信号，这个任务就是由振荡线圈与电容组成的振荡电路来完成的。振荡线圈分为中波振荡线圈、短波振荡线圈两种。小型振荡线圈一般采用金属外壳作屏蔽罩，内部有尼龙骨架、工字形磁芯、磁帽和引脚等。带螺纹的磁帽可以起到微调电感量的作用，磁帽顶端涂有红色漆，可以区别于外形相同的中频变压器。 小型振荡线圈结构 25 ⑤ 小型固定电感线圈 小型固定电感器通常是用漆包线在磁心上直接绕制而成， 特点 是体积小、重量轻、结构简单牢固，使用方便，电感量范围较宽。主要用在滤波、振荡、陷波、延迟等电路中，它有密封式和非密封式两种封装形式，两种形式又都有立式和卧式两种外形结构，外观形状见下图所示。 固定电感线圈的外形 26 3.1.4 电感器的故障、检测与选用 1 ．电感器的故障现象 电感器的主要故障是线圈烧成开路或因线圈的导线太细而在引脚处断线，当不同电路中的电感器出现线圈开路故障后，会表现为不同的故障现象，主要有下列几种情况： (1) 在电源电路中的线圈容易出现因电流太大烧断的故障，可能是滤波电感器先发热，严重时烧成开路，此时电源的电压输出电路将开路，故障表现为无直流电压输出。 (2) 其他小信号电路中的线圈开路之后，一般表现为无信号输出。 (3) 一些微调线圈还会表现为磁芯松动而引起的电感量不对，此时线圈所在电路不能正常工作，表现为对信号的损耗增大或根本就无信号输出。 (4) 线圈受潮后，线圈的 Q 值下降，对信号的损耗增大。 27 2 ．电感器的检测 用万用表欧姆挡可大致判断电感线圈的好坏，一般电感线圈的直流电阻很小。如果测的电阻无穷大时，表明线圈内部或引出端已断线。同时由于一般线圈电阻很小，所以用欧姆表往往不易发现线圈的短路，尤其是局部短路，较好的检查法办法是用电感表等专用仪器进行测试，测量其电感值和 Q 值是否和标称值一致。 发现线圈短路处后，可以重绕或将短路处填以适当的绝缘材料。线圈发生线匝松动时，可根据松动的情况，决定是否重绕。如果松动较轻，可用绝缘胶水加固。如果线匝松动较严重，并有乱线，则应部分重绕或全部重绕。 测量时，线圈应与外电路断开，以免外电路对线圈的并联作用做成错判。 高频线圈的故障以断路居多，局部短路较少。 对多个绕组的线圈，还要注意用万用表测量绕组之间的线圈，看其是否短路。对具有铁心或金属屏蔽罩的线圈，要测量它的线圈与铁心或金属屏蔽罩间是否短路。对有磁心的可调电感线圈，要求磁心的螺纹要旋转自如，不滑扣 。 28 线圈的断线往往是因为受潮发霉或扭断造成的。当发现线圈断线或多股线断股时，首先应检查线圈出头的焊接点或经常拗扭的地方。在修理时，可部分或全部重绕。线圈断线也时常发生在接线端子处。如因脱焊或受力而断线，这种故障经观察就能发现，修理时一般不必重绕，将接头焊上即可。但小型固定电感器 ( 色码电感 ) 一旦断线，则需更换新的。 在使用线圈时应注意不要随便改变线圈形状的大小和线圈的距离，否则会影响线圈原来的电感量，尤其对空芯高频线圈更应注意。有些线圈在绕好后可用高频腊或胶固封，如无恰当固封胶或高频腊也可不封，但不可用普通胶或蜡进行固封，因为这些材料损耗较大，会导致线圈的 Q 值下降，使整机特性变坏。 3 ．电感器的选用 选用电感线圈应注意以下原则 : 29 ① 根据工作频率，选用线圈的导线 ②选用优质的线圈骨架，减少介质损耗 ③选定合理屏蔽罩 屏蔽具有隔离电磁场的功能， 因此扩音机、收音机、电视机都有许多带屏蔽装置的线圈、变压器等。线圈采取屏蔽措施后，其等效电阻、分布电容等参数将会发生变化。为了减小屏蔽罩对线圈电感的影响，屏蔽罩的直径一般应比线圈直径大 1 倍。 在低频工作时，可以用磁性材料制成屏蔽罩 ，将线圈罩在盒内。 在高频工作时，是以铜、铝等电阻系数小的良导体作电磁场屏蔽材料，利用高频磁场在屏蔽罩上感应产生的涡流来达到屏蔽的目的。 用屏蔽罩，会增加线圈的损耗，使 Q 值降低，因此屏蔽罩的尺寸不宜过小。然而屏蔽罩的尺寸过大，会增大体积，因而要选定合理屏蔽罩的直径尺寸。 30 ④ 根据工作频率，选用磁芯材料 带磁芯电感器的工作频率要受磁芯材料最高工作频率的限制。在 音频段 工作的电感线圈，通常 采用硅钢片或坡莫合金 为磁芯材料；在 零点几兆赫到几兆赫间 （例如中波广播段）的线圈，一般 采用铁氧体磁芯 ，并用多故绝缘线绕制；频率 高于几兆赫 时，线圈采用 高频铁氧体作磁芯 ， 也常用空芯线圈 ，这时不宜用多股绝缘线，而采用单骨粗镀银铜线绕制； 在 100MHz 以上 ，一般以不能用铁氧体芯， 只能用空心线圈 ，如要作微调，可用铜芯调节。 ⑤线圈直径适当选大些，利于减小损耗。 3.2 变压器 变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件。 3.2.1 变压器的结构、种类及主要参数 1. 变压器的结构、原理 31 下图所示为电源变压器的结构示意图。由图可见，变压器一般由线圈、铁（磁）芯和骨架（外壳）等几部分组成。 电源变压器的结构示意图 32 下图 为变压器的原理和符号，当初级线圈中通有交流电流 I 1 时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通 φ ，使次级线圈中感应出电压 U 2 （或电流 I 2 ）。 变压器一般接电源的线圈称为初级，其余的线圈均称为次级。 变压器的原理和符号 33 2. 常用变压器的分类 变压器的种类很多， 按用途 可分为电源变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、级间耦合变压器及其它专用变压器等。变压器 按其磁芯 分有铁芯变压器、磁芯 ( 铁氧体芯 ) 变压器和空心变压器等几种。 铁芯 ( 硅钢片或坡莫合金等 ) 变压器用于低频及工频电路中，而铁氧体芯或空芯变压器则用于中、高频电路中。 3. 变压器的电路符号 34 变压器由两个或两个以上的线圈和一个铁心构成。变压器的图形符号就由此而来，如下图所示。 变压器的图形符号 低频变压器工作于 50Hz 、 220V 的场合，使用铁心。其图形符号如上图 (a) 所示。中频变压器常用在频率为几兆赫至几十兆赫的场合。由于频率较高，若采用铁心，则将对中频信号产生极大的铁心损耗，所以中频变压器采用磁心。它的图形符号如上图 (b) 所示。高频变压器采用空心 , 图形符号如上图 (c) 所示。 35 (1) 额定功率 指在规定的频率和电压下变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率。额定功率中会有部分无功功率，故容量单位用伏安（ V•A ），而不用瓦 (W) 表示。 (2) 匝比 变压器次级绕组的匝数（ N 2 ）与初级绕组的匝数（ N 1 ）之比称为匝比 ( n ) ，即 n= N 2 /N 1 。在一般情况下，它就是输出电压与输入电压之比，即匝比称变压比。因为变压器具有变换交流电压、电流和阻抗的作用，所以匝比 n 又等于： 式中： Z 1 —— 变压器初级线圈的阻抗 Z 2 —— 变压器次级线圈的阻抗 (3) 效率 是指变压器次级输出电功率与初级输入电功率比值的百分数，即 36 (4) 频带宽度 当音频变压器的输入电压一定时，其输出电压会随频率变化而不同。在中间频率处输出电压与输入电压基本上符合次级、初级匝比的关系，当频率很高时或很低时，输出电压就不满足匝比关系了。设中间频率的输出电压为 U 0 ，当输出电压降至 0.707 U 0 时，对应的高、低两频率之差，称为该变压器的频带宽度。 （ 5 ） 绝缘电阻 表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。 （ 6 ） 温升 主要是对电源变压器而言。当通电工作后，其温度上升到稳定时，其温度高出周围环境温度的数值。电源变压器的温升愈小愈好。有时参数中用最高温度代替温升。 （ 7 ） 漏电感 变压器初级线圈中的电流产生的磁通并不是全部通过次级线圈，不通过次级线圈的这部分磁通叫漏磁通。由漏磁通产生的电感称为漏电感，简称漏感。漏感的存在不仅影响变压器的效率及其它性能，也会影响变压器周围的电路工作，因此变压器的漏感越小越好。 37 3.2.2 常用变压器及变压器的检测 1 ．常用变压器介绍 （ 1 ）电源变压器 电源变压器是各种家用电器、仪器仪表等电子设备中必不可少的， 其作用 是将工频电（ 220V 或 110V ）变成低压交流电。其主要组成部件有铁心、线圈、框架及紧固体等（如图 3.2.1 所示）。 根据铁心形状不同，有口字形、 EI 形、 C 形及环形变压器， 如下图所示。 电源变压器的铁芯形状 38 其中 EI 形 铁心常用于普通电源变压器。 优点 是一、二次绕组共用一个骨架，可以使铁心对绕组形成保护，不易受损，铁心的散热面积大。 不足之处 是，一、二次绕组间漏电感较大，受外来磁场的干扰也大。由于成本较低，多数变压器采用了这种铁心。 组装 变压器时，先将一片“ E” 形铁片从下向上插入骨架孔中，接着将第二片从上向下插入骨架孔中，从第二层起，每插入一个“ E” 形铁片，就应在“ E” 形铁片的口端拼入一个“ I” 形铁片，如此插入第三层、第四层 …… ，直到插完为止。最后要求插入的每层硅钢片之问必须贴紧，每层“ E" 形与“ I” 形硅钢片必须紧密结合。 电源变压器使用薄片铁心，主要有两方面原因： ①规范线圈磁场的磁路，限制磁力线散射，避免干扰其他电路；②减少变压器的涡流损耗，提高变压器效率。 39 电源变压器 线圈 绕组一般用漆包线 绕制 ，一次绕组在内，二次绕组在外，这种绕制的变压器漏磁最小，功率体积比最高，效率高，质量好。有的绕组各层间垫有薄的绝缘材料，有的两个绕组间有静电屏蔽层。 屏蔽层有两种形式 ，一种形式是用铜箔或铝箔在一次绕组外绕一圈，其接头处不能重合，金属箔只能一头接低；另一种形式是在一次绕组外再用漆包线单独绕一层线圈，然后将一端引出接地，另一头空着不用。 电源变压器线圈框架常用胶纸板、胶木板、纤维板或塑料板制成。 变压器的外壳（紧固件）有两个作用： ①固定变压器组件；②屏蔽变压器的感应磁场，以免干扰其它电路。 40 下图为某电源变压器实物图和 某绕组间有屏蔽的电源变压器电路符号图，电压变压器的初级线圈往往有抽头，以适应不同电网电压，如 220V 、 110V 等，次级根据用途可以有多个绕组，以输出不同电压和功率。 电源变压器实物图 绕组间有屏蔽的电源变压器电路符号图 41 （ 2 ）中频变压器 中频变压器俗称中周， 是超外差式接收机中频放大器的重要元件，它对收音机的灵敏度、选择性，电视机的图像清晰度等整机技术指标都有很大影响。 中频变压器一般和电容 ( 外加或内带 ) 组成谐振回路。 我国广播收音机的中频频率为 465kHz ，电视接收机的图像中放频率为 38MHz ，伴音中放频率为 6.5MHz ，中频变压器配合一定的电容，应能调谐在上述频率，并能在上述频率附近调整。 中频变压器有单调谐式和双调谐式。 单调谐式是指其中只有一个谐振回路 ( 大多采用初级调谐，次级不调谐 ) 。它的结构简单，但选择性不够好，一般的晶体管超外差收音机中，多采用单调谐式。双调谐式具有两个谐振回路，即初级与次级分别与各自的电容组成调谐回路，两个调谐回路之间是通过电容或电感耦合。这种结构较复杂，但选择性好。单、双调谐中频变压器的外形是一样的，只是其内部线圈不同而已。 42 中频变压器主要由骨架、线圈、底座、引脚、磁帽、磁心及屏蔽罩几部分组成，下图为常用的中频变压器的外观、结构及图形符号。 常用的中频变压器的外观、结构及图形符号 43 （ 3 ）音频输入、输出变压器 音频变压器在放大电路中的 主要作用 是耦合、倒相、阻抗变换等。要求音频变压器频率特性好、漏感小、分布电容小。 输入变压器 是接在放大器输入端的音频变压器，它的初级多接输入电缆或话筒，次级接放大器第一级。不过晶体管放大器的低放与功放之间的耦合变压器习惯上也称输入变压器，而把前者分别叫线路输入变压器及话筒输入变压器。输入变压器的铁芯常用高导磁率的铁氧体或坡莫合金制成，低档的也有用优质硅钢片的。输入变压器次级往往有三个引出端，以便向晶体管功放推挽输出级提供相位相反的对称推动信号。下图是某输入变压器的外形及图形符号。 输入变压器的外形及图形符号 44 输出变压器 是接在放大器输出端的变压器，它的初级接放大器输出端，次级接负载 ( 扬声器等 ) 。它的 主要作用 是把扬声器较低的阻抗，通过输出变压器变成放大器所需的最佳负载阻抗，使放大器具有最大的不失真输出 —— 达到阻抗匹配的目的。输出变压器还具有隔离放大器与负载的直流电路的功能。输出变压器根据输出功率级电路的不同，有单边式和推挽式两种。输出变压器的标称功率一般比输入变压器大些，外形结构及电路符号与输入变压器相似。下图是某输出变压器的外形及图形符号。 推挽输出变压器的外形和电路符号 45 （ 4 ）电视机行输出变压器 行输出变压器 是将行逆程脉冲形成的高压经整流后得到各种电压，因此 又称为逆程变压器或回扫变压器。 用于接在电视机行扫描电路的输出级，其 功能 除了与行偏转线圈匹配外，还用于产生高压、中压、显像管灯丝电压等。 46 下图 (a) 是行输出变压器的实物图。图 (b) 是其图形符号，⑤～④线圈是初级，其他线圈均属次级。从标注和结构上可以看得出来，在高压硅堆盒内装有二极管，在变压器上还装有聚焦极和加速极调整电位器等。这种变压器是一个不可拆分的整体，能将电压变得很高。通常将行输出变压器俗称为 “一体化高压包”，或简称为“高压包”，也可称为“一体化行输出变压器” 。 行输出变压器实物图 图形符号 47 （ 5 ）自耦变压器和调压变压器 一般变压器的特点之一是初、次级之间的直流电路是完全分离的，它们之间的能量传递是靠磁场的耦合。但 自耦变压器与调压变压器是另一种形式的变压器。它们只有一个线圈，其输入端和输出端是从同一线圈上用抽头分出来的。这种变压器初、次级之间有一个共用端，故它们的直流不再是完全隔离的。 下图是调压变压器的外形和图形符号。 调压变压器的外形 图形符号 48 自耦变压器的抽头是固定的 ，即固定从初级分取一部分电压输出；而 调压器的抽头则是通过碳刷作滑动接头 ，输出电压随碳刷移动而可连续可调地输出。调压器的额定功率有 500W 、 1kW 、 2kW 等多种。 2 ．变压器的检测 一般中、高频变压器的线圈圈数不多，其直流电阻应很小，在零点几欧至几欧姆之间，视变压器具体规格而异。音频和电源变压器由于线圈圈线较多，直流电阻可达几百欧至千欧以上。 变压器的故障有开路和短路两种。 变压器的直流电阻正常不能表示变压器完全正常。 例如电源变压器内部少数线圈的短路，对变压器直流电阻影响不大，不易测出，但变压器已不能正常工作。高频变压器的局部短路更不易用测直流电阻法判别，一般要用专门测量仪器才能判断。中、高频变压器内部局部短路时，表现为线圈的空载 Q 值下降，整机特性变坏。如果变压器两绕组之间发生短路时，会造成直流电压直通 ( 本来变压器初、次级之间，是交流耦合，直流断路的 ) 。因而可用万用表量出。但要注意， 若接在电路中时，测试时应切断变压器与其它元件的连接。 49 电源变压器内部是否有 短路 ，可以用以下方法 检查 。 一种是空载通电法： 切断变压器的一切负载，接通电源，看变压器的空载温升，如果温升较高 ( 烫手 ) ，就说明一定有内部局部短路。如果接通电源 15 分钟至 30 分钟，温升正常，则说明变压器正常。 另一种， 也可在变压器电源回路内 串接一个 100W(220V) 灯泡， 接通电源时，灯泡只发微红，表明变压器正常；如果灯泡很亮或较亮，表明变压器内部有局部短路现象。对一般没有经验的读者可以用同型号的好变压器作比较。 开路 的检查用万用表欧姆档很容易进行。 变压器的开路，一种是内部线圈断线 。 另一种是引出端断线 ，检查时应细心观查。如果引出端断线 ( 开焊 ) 可以重新焊接。内部断线就要重新绕制。在拆卸时应注意记下圈数，直到找到断线，再用同型号漆包线按原圈数绕好。对高、中频变压器线圈还要注意原线圈绕制的方向，不应搞错。电源变压器重绕时，一般需要借助绕线机。重绕时应注意绝缘层 ( 变压器纸 ) 的厚度不要太厚，以免绕好后线圈变“肥”，装不进变压器铁芯。在装变压器铁芯时应注意不要损坏绕组，并要夹紧铁芯，以免发出“嗡嗡”声。 50 项目 3 完