電源變壓器是一種軟磁電磁元件，功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離，在電源技術(shù)中和電力電子技術(shù)中得到廣泛的應用。

根據(jù)傳送功率的大小，電源變壓器可以分為幾檔：10kVA以上為大功率，10kVA～0.5kVA為中功率，0.5kVA～25VA為小功率，25VA以下為微功率。傳送功率不同，電源變壓器的設(shè)計也不一樣，應當是不言而喻的。

簡介

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，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯。

電源變壓器在最近幾年的發(fā)展和應用中，逐漸呈現(xiàn)出了專業(yè)性的特點，小功率的開關(guān)電源變壓器設(shè)計和制作也更加符合民用要求。

種類及特點

一般常用電源變壓器的分類可歸納如下：

1、按相數(shù)分：

（1）單相電源變壓器：用于單相負荷和三相電源變壓器組。

（2）三相電源變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。

2、按冷卻方式分：

（1）干式電源變壓器：依靠空氣對流進行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量電源變壓器。

（2）油浸式電源變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)等。

3、按用途分：

（1）電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。

（2）儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護裝置。

（3）試驗變壓器：能產(chǎn)生高壓，對電氣設(shè)備進行高壓試驗。

（4）特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器等。

4、按繞組形式分：

（1）雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個電壓等級。

（2）三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個電壓等級。

（3）自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。

5、按鐵芯形式分：

（1）芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。

（2）非晶合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導磁材料，空載電流下降約80%，是節(jié)能效果較理想的配電變 壓器，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負載率較低的地方。

（3）殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；或用于電子儀器及電視、收音機等的電源變壓器。

工作原理

1、是輸出和輸入共用一組線圈的特殊變壓器.升壓和降壓用不同的抽頭來實現(xiàn).比共用線圈少的部分抽頭電壓就降低.比共用線圈多的部分抽頭電壓就升高。

2、其實原理和普通變壓器一樣的，只不過他的原線圈就是它的副線圈“`一般的變壓器是左邊一個原線圈通過電磁感應，使右邊的副線圈產(chǎn)生電壓，自耦變壓器是自己影響自己。

3、自耦變壓器是只有一個繞組的變壓器，當作為降壓變壓器使用時，從繞組中抽出一部分線匝作為二次繞組；當作為升壓變壓器使用時，外施電壓只加在繞組的—部分線匝上。通常把同時屬于一次和二次的那部分繞組稱為公共繞組，自耦變壓器的其余部分稱為串聯(lián)繞組，同容量的自耦變壓器與普通變壓器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且變壓器容量越大，電壓越高。這個優(yōu)點就越加突出。因此隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、電壓等級的提高和輸送容量的增大，自藕變壓器由于其容量大、損耗小、造價低而得到廣泛應用。

功能

電源變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當一交流電流（具有某一已知頻率）流于其中之一組線圈時，于另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓，而感應的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈（Primary coil）；而跨于此線圈的電壓稱之為一次電壓。在二次線圈的感應電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈問的匝數(shù)比所決定的。因此，電源變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。大部份的電源變壓器均有固定的鐵芯，其上繞有一次與二次的線圈。

基于鐵材的高導磁性，大部份磁通量局限在鐵芯里，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵芯二者間緊密地結(jié)合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數(shù)比相同。因此，變壓器之匝數(shù)比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標。由于此項升壓與降壓的功能，使得變壓器已成為現(xiàn)代化電力系統(tǒng)之一重要附屬物，提升輸電電壓使得長途輸送電力更為經(jīng)濟，至于降壓變壓器，它使得電力運用方面更加多元化，吾人可以如是說，倘無變壓器，則工業(yè)實無法達到發(fā)展的現(xiàn)況。

電源變壓器除了體積較小外，在電力變壓器與電子變壓器二者之間，并沒有明確的分界線。一般提供60Hz電力網(wǎng)絡之電源均非常龐大，它可能是涵蓋有半個洲地區(qū)那般大的容量。電子裝置的電力限制，通常受限于整流、放大，與系統(tǒng)其它組件的能力，其中有些部份屬放大電力者，但如與電力系統(tǒng)發(fā)電能力相比較，它仍然歸屬于小電力之范圍。

各種電子裝備常用到變壓器，理由是：提供各種電壓階層確保系統(tǒng)正常操作；提供系統(tǒng)中以不同電位操作部份得以電氣隔離；對交流電流提供高阻抗，但對直流則提供低的阻抗；在不同的電位下，維持或修飾波形與頻率響應。

材料

要繞制一個電源變壓器我們必須對與電源變壓器有關(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、鐵芯材料

電源變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵片、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，電源變壓器的質(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、繞制電源變壓器通常用的材料

漆包線，紗包線，絲包線，最常用的漆包線。對于導線的要求，是導電性能好，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QZ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，一般的電源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

電源變壓器繞制好后，還要過最后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強電源變壓器的機械強度、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。

比較

一、電源變壓器的制作中，線圈的機器繞制和手工繞制各有什么優(yōu)缺點?

機器繞制電源變壓器的優(yōu)點是效率高且外觀成形漂亮，但繞制高個子小洞眼的環(huán)型變壓器卻比較麻煩，而且在絕緣處理工藝的可靠性方面反不如手工繞制到位。手工繞制可以將變壓器的漏磁做得非常小，其在繞制過程中能針對線圈匝數(shù)的布局隨時予以調(diào)整，所以真正的Hi–END變壓器一定是純手工繞制，純手工繞制的唯一缺點是效率低、速度慢。

二、環(huán)型、EI型、R型、C型幾種電源變壓器哪一種最好?

它們各有其優(yōu)缺點而不存在誰最好之說，所以嚴格來講哪一種電源變壓器都可以做得最好。從結(jié)構(gòu)上來講，環(huán)型能夠做到漏磁最小，但聲音聽感方面EI型則可以把中頻密度感做得更好一些。單就磁飽和而言，EI型要比環(huán)型強，但在效率上則環(huán)型又優(yōu)于EI型。盡管如此，其問題的關(guān)鍵還是在于你能不能揚長避短而將它們各自的優(yōu)點充分發(fā)揮出來，而這才是做好電源變壓器的最根本。

目前的進口放大器中，環(huán)型電源變壓器的應用仍然是主流，這基本說明了一個問題。發(fā)燒友對電源變壓器的評價要客觀公正，你不能拿一個沒做好的東西作參考而說它不好。有人說環(huán)型電源變壓器容易磁飽和，那你為什么不去想辦法把它做到不容易磁飽和?而原本通過技術(shù)手段是可以做到這一點的。不下足功夫或者一味地為了省成本，那它當然就容易磁飽和了。同理，只要你認真制作，EI型電源變壓器的效率也是能做到很高的。

電源變壓器的品質(zhì)好壞對聲音的影響很大，因為電源變壓器的傳輸能量與鐵芯、線圈密切關(guān)聯(lián)，其傳遞速率對聲音的影響起決定性作用。像EI型電源變壓器，人們通常覺得它的中頻比較厚，高頻則比較纖細，為什么呢?因為它的傳輸速度相對比較慢。而環(huán)型呢?低頻比較猛，中高頻則又稍弱一點，為什么?因為它傳輸速度比較快，但是如果通過有效的結(jié)構(gòu)改變，你就可以把環(huán)型和EI型都做得非常完美，所以關(guān)鍵還是要看你怎么做。

不過至少可以肯定一點的是，R型電源變壓器不是太容易做好。用它來做小電流的前級功放和CD唱機電源還可以，如果用來做后級功放的電源，則有比較嚴重的缺陷。因為R型電源變壓器本身的結(jié)構(gòu)形式不太容易改變，而環(huán)型和EI型則相對容易通過改變結(jié)構(gòu)來達到靚聲目的。采用R型電源變壓器制作的功率放大器電源，通常聲音很板結(jié)而匱乏靈氣，低頻往往沒有彈跳力而顯得較硬。

三、電源變壓器鐵芯的硅鋼片含硅量越大就越好嗎?

未見得，矽鋼片含硅量的大小對變壓器的質(zhì)量影響不是很大，而有取向和無取向則和鐵芯的型號有關(guān)系。其次，即使是同樣型號的鐵芯如果你工藝處理不好，那品質(zhì)差別也是很大的，其差別有時甚至高達百分之四五十。

好的鐵芯而同樣的材料其熱處理和線卷繞制工藝十分關(guān)鍵，良好的熱處理只需很小的10mA激磁電流就能達到15000高斯，而不好的熱處理則可能要50mA的激磁電流才能達到相應的15000高斯，這二者之間的懸殊差別是很大的。從專業(yè)的角度來判斷鐵芯的好與不好，主要是通過激磁電流、鐵損耗、飽和參數(shù)幾項指標來進行綜合性評價。

四、環(huán)型電源變壓器的帶式硅鋼片若采用了拼接工藝，是不是就意味著品質(zhì)肯定不好?

還不能一概而論，但是拼接的斷位頭不易太多，因為多一個斷位就多了一個漏磁點，所以接頭點最好不要超過2–3個。制作工藝上凡斷頭拼接均要予先經(jīng)過酸洗處理，但制造高檔音響器材的環(huán)型變壓器，嚴格來講還是采用無拼接的矽鋼片為最好，其工藝質(zhì)量會更有保障。

五、電源變壓器中的硅鋼片材料有什么講究?

由于硅鋼在交變磁場中的損耗很小，所以電源變壓器主要都是采用硅鋼片來作磁性材料。硅鋼片可分為熱軋和冷軋兩類，冷軋硅鋼帶由于具有較高的導磁系數(shù)和較低的損耗，因此用來制作電源變壓器具有體積小、重量輕、效率高的優(yōu)勢。熱軋硅鋼帶的性能則略遜色于冷軋硅鋼帶。

普通的EI型電源變壓器是將硅鋼板沖制成0.35–0.5mm厚的E型和I型片子，經(jīng)過熱處理后再插入繞組線包內(nèi)，這類鐵芯以使用熱軋硅鋼片居多 - 含硅量很高的優(yōu)質(zhì)硅鋼片型號為D41、D42、D43、D301。環(huán)型和C型電源變壓器的鐵芯則是采用冷軋硅鋼帶經(jīng)卷繞而成形，其中C型電源變壓器系經(jīng)熱處理浸漆后再切開制成。

電源變壓器的漏電感是由未穿過初、次級線圈的磁通產(chǎn)生的，這些磁通穿過空氣而自成閉合磁路。增強電源變壓器變壓器初、次級間的耦合密度可以減小漏感。良好的電源變壓器其漏感應不超過初級線圈電感的1/100，高保真Hi–Fi用的膽機輸出變壓器則不應超過1/500。

判斷音響用電源變壓器硅鋼片質(zhì)量高低的重要參數(shù)之一是硅鋼片的最大磁力線密度。常用的幾種優(yōu)質(zhì)硅鋼片型號如下∶D41–D42，最大磁力線密度 - 單位–GS高斯10000–12000GS;D43，最大磁力線密度11000–12000GS;D301，最大磁力線密度12000–14000GS。

檢測

一、中周電源變壓器的檢測：

A、將萬用表撥至R×1擋，按照中周變壓器的各繞組引腳排列規(guī)律，逐一檢查各繞組的通斷情況，進而判斷其是否正常。

B、檢測絕緣性能：將萬用表置于R×10k擋，做如下幾種狀態(tài)測試：

- 1初級繞組與次級繞組之間的電阻值；

- 2初級繞組與外殼之間的電阻值；

- 3次級繞組與外殼之間的電阻值。

上述測試結(jié)果分出現(xiàn)三種情況：

- 1阻值為無窮大：正常；

- 2阻值為零：有短路性故障；

- 3阻值小于無窮大，但大于零：有漏電性故障。

二、電源變壓器的檢測：

A、通過觀察變壓器的外貌來檢查其是否有明顯異?，F(xiàn)象。如線圈引線是否斷裂，脫焊，絕緣材料是否有燒焦痕跡，鐵芯緊固螺桿是否有松動，硅鋼片有無銹蝕，繞組線圈是否有外露等。

B、絕緣性測試。用萬用表R×10k擋分別測量鐵芯與初級，初級與各次級、鐵芯與各次級、靜電屏蔽層與衩次級、次級各繞組間的電阻值，萬用表指針均應指在無窮大位置不動。否則，說明變壓器絕緣性能不良。

C、線圈通斷的檢測。將萬用表置于R×1擋，測試中，若某個繞組的電阻值為無窮大，則說明此繞組有斷路性故障。

D、判別初、次級線圈。電源變壓器初級引腳和次級引腳一般都是分別從兩側(cè)引出的，并且初級繞組多標有220V字樣，次級繞組則標出額定電壓值，如15V、24V、35V等。再根據(jù)這些標記進行識別。

E、空載電流的檢測。

- 1直接測量法。將次級所有繞組全部開路，把萬用表置于交流電流擋 - 500mA，串入初級繞組。當初級繞組的插頭插入220V交流市電時，萬用表所指示的便是空載電流值。此值不應大于變壓器滿載電流的10％～20％。一般常見電子設(shè)備電源變壓器的正?？蛰d電流應在100mA左右。如果超出太多，則說明變壓器有短路性故障。

- 2間接測量法。在變壓器的初級繞組中串聯(lián)一個10/5W的電阻，次級仍全部空載。把萬用表撥至交流電壓擋。加電后，用兩表筆測出電阻R兩端的電壓降U，然后用歐姆定律算出空載電流I空，即I空=U/R。

F、空載電壓的檢測。將電源變壓器的初級接220V市電，用萬用表交流電壓接依次測出各繞組的空載電壓值 - U21、U22、U23、U24應符合要求值，允許誤差范圍一般為：高壓繞組≤±10％，低壓繞組≤±5％，帶中心抽頭的兩組對稱繞組的電壓差應≤±2％。

G、一般小功率電源變壓器允許溫升為40℃～50℃，如果所用絕緣材料質(zhì)量較好，允許溫升還可提高。

H、檢測判別各繞組的同名端。在使用電源變壓器時，有時為了得到所需的次級電壓，可將兩個或多個次級繞組串聯(lián)起來使用。采用串聯(lián)法使用電源變壓器時，參加串聯(lián)的各繞組的同名端必須正確連接，不能搞錯。否則，變壓器不能正常工作。I.電源變壓器短路性故障的綜合檢測判別。電源變壓器發(fā)生短路性故障后的主要癥狀是發(fā)熱嚴重和次級繞組輸出電壓失常。通常，線圈內(nèi)部匝間短路點越多，短路電流就越大，而變壓器發(fā)熱就越嚴重。

三、電源變壓器磁屏蔽

人造衛(wèi)星遠離地面幾千至幾萬千米，為了使各種資料正確無誤發(fā)回地球，應避免衛(wèi)星上 的各種儀器間的相互干擾和宇宙磁場的影響；在電信技術(shù)中，有些通信設(shè)備的線圈會產(chǎn)生互感；各種精密儀器儀表，為保持精確，必須避免雜散磁場和地磁場的影響，這一切必須用到磁屏蔽。怎樣進行磁屏蔽？可以先做一個簡單實驗研究一下。

拿1塊銅板（或1張厚紙板）放在1塊永久磁鐵下面一定距離處，桌上放一根鐵針，使永久磁鐵和銅板（或厚紙板）一起慢慢往下移動，當永久磁鐵離桌面一定高度時，鐵針就被吸到銅板（或厚紙板）上，記下這個高度。

將銅板換成鐵板，重復上述實驗，這時永久磁鐵必須放得離鐵針更近時才能把鐵針吸到鐵板上，這表明鐵板擋住了一部分磁感線。如果用的是純鐵板，永久磁鐵必須放得更近才能吸起鐵針。這表明純鐵板擋住了更多的磁感線。

如用純鐵罩把永久磁鐵完全包圍起來，互相不接觸，即使鐵針再靠近一些純鐵罩，也不能被吸起來。這是因為銅板或厚紙板是非磁性材料，磁感線可以毫無阻擋地穿過它們，所以鐵針很容易吸起來。鐵板是磁性材料，它的磁導率較大，有良好的導磁作用，凡進入鐵板的磁感線大部分集中在鐵板里了。將純鐵做成屏蔽罩，把永久磁鐵封閉起來，永久磁鐵的磁感線絕大部分都集中在純鐵屏蔽罩內(nèi)。屏蔽罩約厚，屏蔽效果越好。如果永久磁鐵或其他能夠產(chǎn)生磁場的物體置于純鐵屏蔽罩外面，則罩外的磁感線也基本上不能進入罩內(nèi)，對于罩內(nèi)的物體同樣可以免受罩外磁場的影響，從而達到了屏蔽目的。

對于高頻交變磁場，情況就迥然不同了。銅和鋁等導電性能良好的金屬反而是理想的磁屏蔽材料。銅罩之所以能夠屏蔽高頻交變磁場，其原因在于高頻交變磁場能在銅罩上引起很大的渦流，由于渦流的去磁作用，銅罩處的磁場大大減弱，以致罩內(nèi)的高頻交變磁場不能穿出罩外。同樣道理，罩外的高頻交變磁場也不能穿入罩內(nèi)，從而達到磁屏蔽的目的。通常金屬的電阻率越小，引起的渦流越大，用這種金屬做成的屏蔽罩屏蔽效果越好。鐵等磁性材料的電阻率一般都較大，引起的渦流就小，去磁作用就?。涣硪环矫?，磁性材料的高頻功率損耗大，屏蔽效果差，因此屏蔽高頻交變磁場時不采用磁性材料。

屏蔽的原理是相同的。但是在高頻情況下，目前還沒有導磁率很高的材料用于屏蔽。在低頻狀態(tài)下磁導率很高的材料，到了高頻狀態(tài)，磁導率就變得很低了。即使專用的高頻鐵氧體，也很難超過100，與低頻下硅鋼片或者純鐵數(shù)千上萬的磁導率相比差的很多，不能有效地聚集磁場。同時，這些材料都是一次性成型材料，燒制完成以后不能二次加工以適應不同的需要。因此，才不得不使用渦流損耗、反電動勢產(chǎn)生反向磁場的方式來實現(xiàn)屏蔽。而產(chǎn)生渦流最好的材料，就是如純銅、純鋁等低電阻率的材料。

國家標準

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GB 1094.5-2003 電力變壓器 第5部分: 承受短路的能力

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