小型变压器工作原理和规格型号大全

    变压器是利用线圈互感原理制成的一种用途广泛的元器件。变压器在电路中具有很重要的功能,它可以对交流电(或信号)进行电压变换、电流变换、阻抗变换或相位变换,并起传递信号、隔断直流等作用。
    变压器种类繁多,大小形状千差万别,在电力、电工和电子领域都有广泛的应用。这里,仅向大家者介绍电子制作中经常用到的各种小型变压器。

    结构及原理
变压器的结构图
    变压器的基本结构可通过图15-1来说明。一般变压器由铁芯(磁芯)和线圈(又叫线包)两部分组成。线圈有两个或更多的绕组,接输入信号(或者电源)的绕组叫初级线圈(或称原线圈),其余的绕组叫次级线圈(或称副线圈)。线圈各绕组之间,以及线圈和铁芯之间都相互绝缘,初、次级绕组之间没有电的连接,从而较好地把初、次级分隔成两个回路。变压器是利用电磁感应原理从它的初级线圈向次级线圈传输电能量的。将初、次级线圈绕在同一个铁芯上的目的,主要是显著增大线圈的电感量,并大大加强线圈间的互感作用,
    使初、次级线圈之间能够实现能量的有效传递。当在初级线圈两端加上交流电压U1时,交流电流/1流过初级线圈,在铁芯中产生很强的交 变磁场(其磁力线可形成良好回路),在次级线圈两端即可获得交流感应电压U2,由于稳定的直流电压不会产生交变磁场,所以次级线圈亦不会产生感应电压  可见,变压器具有“传交流、隔直流”的功能。
    变压器初、次级线圈之间最重要的关系是初级线圈与次级线圈之间的电压关系,在理想状态下,初级线圈与次级线圈两端的电压之比等于线圈的匝数之比,即:U1/U2=N1/N2=n式中:U1代表初级线圈两端电压,U2代表次级线圈两端电压,N1是初级线圈匝数N2。是次级线圈匝数~n称为变压器的变比。如果n>1,说明U1>U2,这个变压器就是降压变压器;如果n<1,说明U1>U1这个变压器就是升压变压器。
    通过改变变压器初、次级线圈的匝数比,可以实现阻抗变换假设变压器初、次级线圈匝数比等于n,那么在初级线圈两端接入一个阻值为R的电阻,它“反射”到次级时阻值将变为P',它们之间的关系是R'-(1/n2)×R。如果在次级线圈接入阻值为月’的电阻,反射到初级时阻值将变为R,它们之间的关系是R=n2×R。可见,变压器不仅能变换电压大小,而且还是很好的阻抗变换器。
    此外,通过改变变压器线圈的头、尾接法,可以很方便地将输出信号电压倒相,即实现相位变换。

    外形和种类
    电子制作中使用的变压器种类很多,按工作频率可分为高频变压器、中频变压器和低频变压器,如图15-2所示,按铁芯(磁芯)形状可分为“E”形变压器(或“El”形变压器)、  “C”形变压器和环形变压器等高频变压器常见的有电视机中的天线阻抗变换器、收音机中的天线线圈等;中频变压器在收音机、电视机中都有应用;低频变压器主要有音响放大电路中使用的音频输入和输出变压器、各种电子装置中普遍使用的电源变压器等。
几种常用变压器的外形图
     (1)高频变压器
    根据用途的不同,高频变压器可分为天线线圈、高放线圈和高频振荡线圈等3种。天线线圈主要用于各种无线电发射或接收机,其作用是将无线电发射信号有效耦合给天线,或者将天线传来的无线电信号耦合给接收机的高频或变频放大电路等;高放线圈是将已经经过高频放大的信
号耦合给后级调谐回路等;高频振荡线圈常用于各种无线电发射或接收机的高频振荡电路。超外差式收音机中使用的磁性天线,以及本机振荡部分使用的振荡线圈等,都属于高频变压器。
    高频变压器一般采用高频磁芯或直接在绝缘筒体上绕制线圈制作而成。
    (2)中频变压器
    中频变压器过去称中周变压器(简称“中周”),它是用于超外差通信电路中的一种特殊变压器。制作超外差收音机、电视机、对讲机等时,都会用到这类变压器。中频变压器的主要功能是与电容器配合组成调谐选频回路,良好地传递某一个选定频率的信号,同时实现前后级放大器之间的阻抗匹配。中频变压器的工作频率比较高,一般都在几百千赫兹到几十兆赫兹,并且它工作于固定频率,如一般超外差收音机为465千赫( kHz)。
  收音机所使用中频变压器的构造图
     最外部是金属屏蔽罩,避免周围其他高频信号的干扰。中心是几组线圈,共同绕制在高频磁芯上。线圈外面有一个可以上下 调节的磁帽,可在小范围内改变线圈的电感量和线圈之间的互感量,注意中频变压器的“中频”两字,并不是指频率介于高频与低频之间,而是中间过渡频率的意思。这样我们就能理解为什么电视机的中频信号要比收音机的高频信号还要高得多。
    (3)音频变压器
    音频变压器主要用于处理音频信号,如用于音频放大器之间的信号耦合、变换阻抗及实现信号倒相等。根据功能的不同,音频变压器常分为输入变压器和输出变压器。输入变压器主要实现放大器之间的信号传递,输出变压器实现放大器与扬声器之间的阻抗匹配。它们的共同目的是,利用变压器使电路两端的阻抗得到良好匹配,以获得最大限度的传送交流信号功率;同时,它们都还起着“隔直流”的作用。
    音频变压器的体积较小,一般使用小型的“E”形铁芯。
    (4)电源变压器
    电源变压器的作用是将民用电力网上220V、50Hz的交流电降压(或升压),达到我们所需要的电压值。在电子设备中,通常是利用电源变压器将220V交流电变换成所需的低压交流电( 1.5~ 36V).再送到整流、滤波、稳压电路变换成直流电压,作为电路的供电电源。
    电源变压器的功率一般都在几十瓦以上,所以使用的铁芯较大,其体积也较大。电源变压器的铁芯一般是“E”形,在要求较高的场合采用“C”形铁芯。

    主要参数
    由于不同用途的变压器具有不同的特性,所以反映其特性的参数也不完全一样。常用变压器的主要参数及其含义如下。
     (1)电源变压器
      电源变压器的主要参数是额定功率(有时也称容量)、额定电压、额定电流和效率等。
     ①额定功率。这是指变压器在规定的频率和电压下长期工作,而不超过规定温升时次级所能输出的最大功率。变压器的额定功率与铁芯截面积的平方成正比,如图15-4所示,铁芯截面积越大,变压器功率越大。额定功率一般用文字直接标注在变压器上。
变压器铁芯截面图
    ②额定电压。包括初级线圈输入电压和次级线圈输出电压。电源变压器的初级电压一般为220V,也有交流380V的。次级电压有各种规格。有多个次级绕组的电源变压器,可以有多种次级电压,使用时应根据需要选用符合要求的次级电压的变压器。
    ③额定电流。一般是指次级绕组所能提供的最大输出电流。选用变压器时,其次级电流必须大于电路实际电流需要值。次级电压和电流一般均直接标注在变压器次级输出端。
    ④效率.,用来表示变压器在工作时对电能的损耗程度。变压器在工作时不可避免地存在着各种形式的损耗,如铜损(当电流通过构成线圈的铜漆包线时,部分电能在线圈电阻的作用下转变成热能而损耗掉了)和铁损(包括变压器铁芯的磁滞损耗和涡流损耗,两者均会使铁芯发热)等。效率用%表示,它的定义是:效率(77)一(输出功率+输入功率)×100名。显然,损耗越小,变压器的效率越高,变压器的质量也越好。变压器钓效率还与它的功率等级有密切关系,通常功率越大,损耗就越小,效率也就越高;反之,功率越小,效率也就越低。常用普通小功率变压器的效率见表15-1。
表15-1  常用小功率变压器的效率
功率(V)   <10 10~30 30~50 50~100   100~200  >200
效率(%) 60~70 70~80 80~85 85~90     90 ~95       >95
    (2)音频变压器
    电源变压器的参数还有电压比、工作频率、空载电流、空载损耗、绝缘电阻和防潮性琵等,选购成品变压器时一般可不必考虑。
    音频变压器的主要参数是阻抗比、频率响应和额定功率等。
    ①阻抗比。这是指音频变压器初级与次级之间的阻抗比值。音频变压器在电路中的一个主要作用就是完成阻抗变换,使电路实现阻抗匹配。阻抗比能够直观地反映出音频变压器初、次级的阻抗变换情况,它是衡量音频变压器性能的一项重要参数。例如,我们把接在收音机晶体管推挽功率放大电路输出端的音频变压器叫做推挽输出变压器,它的初级接放大电路,次级接扬声器,其初、次级阻抗比一般在600:8至120:8之间,主要作用是把常用8n扬声器较低的阻抗变换成放大器需要的最佳负载阻抗( 600~120n),以达到阻抗匹配的目的。
    ②频率响应。这是音频变压器的一项重要质量指标。由于初级绕组电感量不够大和漏感(指磁场的泄漏)的影响,使变压器的变压比、效率及其他性能随输入信号频率的变化而变化。一般说来,在音频范围( 20~ 20000Hz)的低频端和高频端,变压比都要下降,只有在中间一段频率范围内维持定值.,频率响应就是描述音频变压器次级输出电压随工作频率而变化的特性。一般规定,若音频变压器在中间频率的输出电压为u,则输出电压(输入电压值恒定)不小于u/根号2≈0.707u的工作频率范围,叫作它的频带宽度。通常变压器初级绕组的电感量(主要影响低频端)越大,漏感(主要影响高频端)越少,则它的频带越宽,性能也就越好。在高保真音响中,音频变压器的频率响应是一项很重要的指标。
    ③额定功率。这是指音频变压器正常工作时所能承受的最大功率。一般在晶体管收音机中可不必考虑,在电子管扩音机(胆机)和有线广播系统中,则必须注意音频变压器的额定功率。
    音频变压器的参数还有非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。目前市售各种类型的音频变压器的这些性能参数均能满足一般业余制作者的要求,可直接选购使用。
   (3)高、中频变压器高频变压器和中频变压器的主要参数有阻抗比、谐振频率(配以指定电容器)、通频带、Q值和电压传输系数等。这些参数初学者在一股制作时可不必考虑,只要选购型号符合要求的成品变压器即可。

    产品标识
    变压器参数的标志方法通常采用型号法或直标法,由于各种用途变压器标注的具体内容不尽相同,所以没有统一的格式,下面仅举几例加以说明。
    ①型号法适用于一般普通变压器,其型号命名由“主称(字母)一功率(数字)一序号(数字)”3部分组成,各部分含义见表15—2。
表15-2通用变压器型号各部分符号含义
第一部分:主称 第二部分:功率 第三部分:序号
符号 含义 符号 含义 符号 含义
DB   电源变压器   计算单位用VA或W标志,但RB型除外   表示产品序号
CB 音频输出变压器 1 1
RB 音频输入变压器 2 2
GB   高频变压器    
  HB     灯丝变压器 1 计量单位用VA或W标
  志,但RB型除外
1 表示产品序号
SB或ZB 音频(定阻式)
输送变压器
2 2
SB或EB 音频(定压式)
输送变压器
   
    例如,图15-5 (a)中,某电源变压器上标注出“DB-15-2型”字样,其中“DB”表示电源变压器,“15”表示额定功率为15VA,“2”则表示产品的序号 。
     ②中频变压器(及相关的振荡线圈)的型号单独有命名的方法,由“主称(字母)一尺寸
(数字)一级数(数字)”3部分组成,各部分含义见表15-3。
表15-3中频变压器(及相关振荡线圈)各部分含义
第一部分:主称        (名称,用途)       第二部分:            尺寸/mm    第三部分:级数
符号 含义 符号 含义 符号 含义
T   中频变压器 1
2
3
4
7x7x12
10x10x14
12 x12 x16
20 x 25x36
1
2
3
第1级
第2级
第3级
L 振荡线圈或线圈
T 磁性瓷芯式
F 调幅收音机用
S 短波收音机用
    例如,在图15-5 (b)中,某中频变压器上标注出“TTF-2-2”。其中:  “TTF”表示调幅收音机用的磁性瓷芯式中频变压器,前一个数字“2”表示该中频变压器的外形尺寸是10mm×10mm×14mm,后面的“2”表示第二中频变压器;另外,还在磁帽上涂颜色表示产品的结构和用途。常用的TTF型单调谐中频变压器,用白色表示第1级(第一中频变压器),用红色表示第2级,用绿色表示第3级,而不涂颜色(黑色)则表示为相配套的振荡线圈。
    ③有的电源变压器如图15-5 (c)所示,在外壳上标出变压器的电路符号(各线圈的结构),然后在各线圈符号旁边标出电压数值,说明各线圈的输入或输出电压。
   ④用于阻抗变换的音频变压器,往往还将初、次级线圈的阻抗直接标在相应的线圈接线端。例如,在图15-5 (d)中,某音频输出变压器次级线圈引脚处标出“8n”,说明这一变压器的次级线圈负载阻抗应为8n,即只能接阻抗为8n的扬声器或其他负载。
常用变压器的标志方法
常用变压器的标志方法
    电路符号
    变压器种类很多,不同类型的变压器在电路图中通常采用不同的图形符号来表示。图15-6是几种变压器的电路符号,其图形符号形象地表示出了变压器的结构。根据需要,所有图形符号中还可用黑点表示出变压器线圈的同名端(即瞬时电压极性相同端)来。
几种变压器的符号图
    变压器的文字符号是T。一般在图形符号旁边除了标出文字符号外,还在相应位置注明输入、输出电压(或阻抗、电流),电源变压器还经常标出它的额定功率等。若电路图中有多只变压器时,就在文字符号后面或右下角标上自然数,以示区别,如T1、T2.....
    通常情况下,如果一个变压器在电路符号中或文字叙述中没有其他特别的说明,则可认为选择该变压器时对型号、种类等均无特殊要求。

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