電磁兼容設計中的變壓器相關知識介紹

一、變壓器幾乎在所有的電子產品中都要用到，它原理簡單但根據不同的使用場合（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

　　當變壓器的初級繞組通電后，線圈所產生的磁通在鐵心流動，因為鐵心本身也是導體，在垂直于磁力線的平面上就會感應電勢，這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產生電流，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熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所產生的損耗我們稱為“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，變壓器的質量所用的硅鋼片的質量有很大的關系，硅鋼片的質量通常用磁通密度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。

要學好電工技術必須要對在電工學上的一些物理量的概念有所理解

　　（1）電阻率---又叫電阻系數或叫比電阻。是衡量物質導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。在數值 上等于用那種物質做的長1米截面積為1平方毫米的導線，在溫度20C時的電阻值，電阻率越大，導電性能越低。則物質的電阻率隨溫度而變化的物理量，其數值等于溫度每升高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。

　　（2）電阻的溫度系數----表示物質的電阻率隨溫度而變化的物理量，其數值等于溫度每升高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。

　　（3）電導----物體傳導電流的本領叫做電導。在直流電路里，電導的數值就是電阻值的倒數，以字母ɡ表示，單位為歐姆。

　　（4）電導率----又叫電導系數，也是衡量物質導電性能好壞的一個物理量。大小在數值上是電阻率的倒數，以字母γ表示，單位為米/歐姆*毫米平方。

　　（5）電動勢----電路中因其他形式的能量轉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。

　　（6）自感----當閉合回路中的電流發生變化時，則由這電流所產生的穿過回路本身磁通也發生變化，因此在回路中也將感應電動勢，這現象稱為自感現象，這種感應電動勢叫自感電動勢。

　　（7）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生的磁通有一部分與第二只線圈相環鏈。當第一線圈中電流發生變化時，則其與第二只線圈環鏈的磁通也發生變化，在第二只線圈中產生感應電動勢。這種現象叫做互感現象。

　　（8）電感----自感與互感的統稱。

　　（9）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。

　　（12）振幅----交變電流在一個周期內出現的最大值叫振幅。

　　（13）平均值----交變電流的平均值是指在某段時間內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的平均值，它與振幅值的關系：平均值=0.637*振幅值。

　　（14）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，如果經過同一時間，它們發出的熱量相等，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。

　　（15）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。

　　（16）視在功率----在具有電阻和電抗的電路內，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。

　　（17）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----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，以COSφ表示。