電氣防爆安全技術(shù)_

1、會(huì)計(jì)學(xué)1電氣防爆安全技術(shù)電氣防爆安全技術(shù)_2 電感元件是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制作的元件，又稱為電感器。電感元件分為兩大類：一類是利用自感作用的電感線圈；另一類是利用互感作用的變壓器和互感器。電阻、電容、電感一般又統(tǒng)稱為無源元件，電子管、晶體管、集成電路等一般統(tǒng)稱為有源器件。3.1.1 電感器的結(jié)構(gòu)電感器的結(jié)構(gòu) 1電感器的結(jié)構(gòu)電感器的結(jié)構(gòu)電感線圈的種類和結(jié)構(gòu)各種各樣，通常由骨架、繞組、磁心及屏蔽罩組成。根據(jù)使用場合的不同，有的線圈沒有屏蔽罩，有的沒有磁心，還有的連骨架都沒有，只有繞組。 （1）骨架 骨架泛指繞制線圈的支架。如圖3.1.1所示。 任務(wù)任務(wù)3-1 電感器電感器任務(wù)描述任務(wù)描述 本任務(wù)主要

2、學(xué)習(xí)電感器的電路符號和結(jié)構(gòu)、電感器的主要特性、參數(shù)及標(biāo)識方法、電感器的標(biāo)識方法、電感器的種類及應(yīng)用、電感器的檢測等基本知識和技能。3圖3.1.1線圈骨架 一些體積較大的固定式電感器或可調(diào)式電感器，大多數(shù)是將漆包線環(huán)繞在骨架上，再將磁心或銅心、鐵心等裝入骨架的內(nèi)腔，以提高其電感量。骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷制成，根據(jù)實(shí)際需要可以制成不同的形狀。小型電感器一般不使用骨架，而是直接將漆包線繞在磁心上。 4 （2）繞組 繞組是指具有規(guī)定功能的一組線圈，它是電感器的基本組成部分。繞組有單層和多層之分。 （3）磁心 磁心插入電感線圈，可以增加電感線圈的電感量，可以提高Q值，也可以減少線圈的匝數(shù)。有時(shí)可

3、以通過調(diào)整磁心在線圈中的位置，來調(diào)節(jié)線圈的電感量。磁心一般采用鎳鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體等材料制成，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多種形狀。 （4）屏蔽罩 屏蔽罩的使用可以減小線圈產(chǎn)生的電磁場對外電路的影響，也可以減小外界電磁場對電感線圈的影響。采用屏蔽罩的電感器，會(huì)增加線圈的損耗，使Q值降低。 （5）封裝材料 有些電感器（如色碼電感器、色環(huán)電感器等）繞制好后，用封裝材料將線和磁心等密封起來。封裝材料采用塑料或環(huán)氧樹脂等。電感器的電路符號如圖3.1.2所示。5空芯電感器 鐵芯電感器 磁芯電感器有抽頭的電感器電路符號 微調(diào)電感器電路符號 圖3.1.2電感器的電路符號 3.1.2 電感器

4、的主要特性、參數(shù)、命名及標(biāo)識方法電感器的主要特性、參數(shù)、命名及標(biāo)識方法1.電感器主要特性電感器主要特性6 右圖為自感現(xiàn)象示意圖。當(dāng)交流電通過線圈L時(shí)，便在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場，這個(gè)磁場既能穿過線圈，又能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。自感電動(dòng)勢的大小與磁通量和線圈的特性有關(guān)，這種特性用自感系數(shù)來表示。電感量是表示電感數(shù)值大小的量，通常簡稱電感。 LRU自感現(xiàn)象示意圖 線圈中的自感電動(dòng)勢的方向要阻礙原磁場的變化，這是因?yàn)樵艌鍪蔷€圈中的電流產(chǎn)生的，自感電動(dòng)勢阻礙通過線圈的電流發(fā)生變化，這種阻礙作用就是電感的感抗(單位是歐姆)。感抗的大小與線圈電感量的大小和通過線圈的交流電的頻率有關(guān)，電感量越大，感抗越大

5、。同一電感量下，交流電頻率越高，感抗也就越大。7 如果在通以交流電的線圈的交變磁場中，放置另一只線圈，交變磁場中的磁力線將穿過這只線圈，在此線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為互感。通常把原通電線圈稱為初級(或原線圈)，另外放置的線圈為次級線圈(或副線圈)。次線線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，同初次級間的互感量有關(guān)，初次級之間的相互作用稱為耦合(系數(shù))。耦合系數(shù)與兩線圈的安放位置、方式、有無磁芯等因素有關(guān)。兩線圈的互感量的大小與各自線圈的電感量及兩線圈間的耦合系數(shù)有關(guān)。 綜合上述，電感具有通直流、阻交流的特性。直流信號通過線圈時(shí)的電阻就是導(dǎo)線本身的電阻，壓降很??；當(dāng)交流信號通過線圈時(shí)，線圈兩端將會(huì)產(chǎn)生

6、自感電動(dòng)勢，自感電動(dòng)勢的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流電通過。 電感主要用于對交變信號進(jìn)行隔離、濾波，組成諧振電路等。 8 2.電感器的主要參數(shù)電感器的主要參數(shù) （1）電感量L和感抗 電感量L表示線圈本身的固有特性，與電流大小無關(guān)。電感的單位為“亨利”，簡稱“亨”(H)。換算單位有毫亨(mH)、微亨(H)、奈亨(nH)。它們之間的換算關(guān)系為： 電感線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感抗 XL ，單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關(guān)系為： （2）品質(zhì)因素Q 品質(zhì)因素Q是表示線圈質(zhì)量的一個(gè)物理量，Q為感抗 XL與其等效的電阻的比值，即： 。線圈的Q值愈高，回路的損耗愈小。nH10H10mH1

7、0H1963fLX2LRXQ/L9 （3）分布電容 線圈的匝與匝之間、線圈與屏蔽罩之間、線圈與底板之間存在的電容被稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小，穩(wěn)定性變差，因而線圈的分布電容越小越好。 (4）允許誤差 指電感器上標(biāo)稱的電感量與實(shí)際電感量的允許誤差值。 （5）額定電流 指電感線圈在正常工作時(shí)，允許通過的最大電流值。 3.電感器的型號命名電感器的型號命名 電感器的命名方法目前有兩種，即采用漢語拼音字母或阿拉伯?dāng)?shù)字來表示。電感器的型號命名包括以下4個(gè)部分。 第一部分主稱，用字母表示(如L為線圈，ZL為扼流圈)。 第二部分特征，用字母表示(如G為高頻)。 第三部分類型，用字母表示(如X

8、為小型)，但也有用數(shù)字表示的。 第四部分區(qū)別代號，用字母A、B、C等表示 如LGX為小型高頻電感線圈。10 4. 電感器的標(biāo)識方法電感器的標(biāo)識方法 （1）電感器的直標(biāo)法 電感器的直標(biāo)法是將電感器的標(biāo)稱電感量用數(shù)字和文字符號直接標(biāo)在電感器外壁上。采用直標(biāo)法的電感器將標(biāo)稱電感量用數(shù)字直接標(biāo)注在電感器的外殼上，同時(shí)用字母表示額定工作電流(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)表示允許偏差參數(shù)。固定電感器除直接標(biāo)出電感量外，還標(biāo)出允許偏差和額定電流參數(shù)。如下圖所示： 例如：C330H表示標(biāo)稱電感量為3

9、30H,允許偏差為土10，標(biāo)稱電流為C（300mA）。 直標(biāo)法11 (2)文字符號法 文字符號法是將電感器的標(biāo)稱值和允許偏差值用數(shù)字和文字符號按一定的規(guī)律組合標(biāo)注在電感體上。單位通常為nH或pH，用N或P代表小數(shù)點(diǎn)。采用這種標(biāo)識法的電感器通常后綴一個(gè)英文字母表示允許偏差，見表3.1.1： 第一部分：主稱第二部分：電感量第三部分：誤差范圍字母含義數(shù)字與字母數(shù)字含義字母含義L或PL電感線圈2R22.22.2HJ 5% 1001010HK 10%101100100H10210001mHM 20%1031000010mH表3.1.112 （3）電感器色標(biāo)法 色標(biāo)法是指在電感器表面涂上不同的色環(huán)來代表電

10、感量(與電阻器類似)，通常用四色環(huán)表示，緊靠電感體一端的色環(huán)為第一環(huán)，露著電感體本色較多的另一端為末環(huán)。其第一色環(huán)是十位數(shù)，第二色環(huán)為個(gè)位數(shù)，第三色環(huán)為相應(yīng)的倍率，第四色環(huán)為誤差率，各種顏色所代表的數(shù)值不一樣。如圖3.1.5。 例如： 標(biāo)稱電感量及偏差為22H,5%的電感器其色碼為：紅+紅+黑+金； 標(biāo)稱電感量及偏差為0.22H,20%的電感器其色碼為：紅+紅+銀+黑。 13任務(wù)任務(wù)3-2 3-2 變壓器變壓器任務(wù)描述任務(wù)描述 本任務(wù)主要學(xué)習(xí)變壓器的結(jié)構(gòu)、種類及主要參數(shù)、變壓器的型號命名方法、常用變壓器特點(diǎn)及檢測等知識技能。3.1.3 3.1.3 電感器的種類及應(yīng)用電感器的種類及應(yīng)用 電感器的

11、分類 電感器的種類很多，分類方法各不相同： (1) 按電感形式分類：固定電感器、可變電感器； (2) 按導(dǎo)磁體性質(zhì)分類：空芯線圈、磁芯線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈；14 常用電感線圈的特點(diǎn)和應(yīng)用常用電感線圈的特點(diǎn)和應(yīng)用 各種電感線圈的外觀各不相同，常見的如下圖所示。下面主要從導(dǎo)磁體性質(zhì)分類上進(jìn)行描述。 電感線圈的外觀15 （1）空芯線圈 空心線圈就是線圈內(nèi)部沒有填充物質(zhì)?？招木€圈因結(jié)構(gòu)不同又分為單層、多層和蜂房線圈等。 單層線圈 單層線圈的值一般都比較高，多用于高頻電路中。單層線圈通常采用密繞法和間繞法。密繞法是用絕緣導(dǎo)線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上，如晶體管收音機(jī)中波天線線圈；間繞法就是每圈

12、和每圈之間有一定的距離，具有分布電容小，高頻特性好的特點(diǎn)，多用于短波天線； 16 下圖為空芯單層電感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 以下圖 (b)中空心密繞線圈為例，電感量的計(jì)算公式為 式中，L為空心密繞線圈的電感量，單位為H；d為空心密繞線圈的內(nèi)徑，單位為mm；l為空心密繞線圈的長度，單位為mm；N為空心密繞線圈的匝數(shù)。 dlNdL440100022空芯單層電感器的結(jié)構(gòu)示意圖17 比較密繞和間繞線圈，密繞線圈電感比間繞線圈電感大。間繞線圈匝與匝之間都有一定的距離，所以分布電容較小，可獲得較高的穩(wěn)定性。當(dāng)用粗導(dǎo)線繞制線圈時(shí)可提高線圈的穩(wěn)定性，同時(shí)也可獲得較高的Q值。但間繞線圈電感量不能做得很大，否則線圈尺寸

13、就會(huì)太大，感應(yīng)磁場將涉及較寬范圍，可直接影響高頻電路的穩(wěn)定性，同時(shí)也給安裝帶來困難。為了減小電感線圈的體積，對電感量大于15H的線圈，可采用密繞形式，體積就會(huì)減小，但匝間電容會(huì)增大，Q值和穩(wěn)定性都有所降低，故在應(yīng)用電感線圈時(shí)應(yīng)綜合考慮。 多層線圈 由于單層線圈的電感量較小，在電感值大于300H的情況下，要采用多層線圈。 18 下圖 (a)所示是一個(gè)無封裝多層電感線圈。 多層電感線圈最大的缺點(diǎn)是固有分布電容大。因?yàn)槎鄬泳€圈的匝與匝之間、層與層之間存在著電壓差，線圈兩端電壓差最大，當(dāng)線圈兩端有較高電壓時(shí)，漆包線的絕緣層就容易被較高感應(yīng)電壓擊穿，產(chǎn)生打火燒毀線圈的現(xiàn)象。為此在設(shè)計(jì)制造電感線圈時(shí)，可將

14、線圈進(jìn)行分段繞制，即將一個(gè)線圈分成幾段繞制。下圖 (b)所示為分段多層電感線圈。例如，彩色電視機(jī)高壓包中的高壓線圈采用的就是分段繞制方法。將線圈分段繞制，可降低各段的承受電壓，還可減小線圈固有的分布電容。下圖 (c)所示為分段蜂房式多層電感線圈。19 為了克服多層電感線圈固有分布電容大的缺點(diǎn)，除采用分段繞制外，還采用蜂房式的繞制方式來繞制線圈，上圖 (c)所示為分段蜂房式多層電感線圈。在繞制這種線圈時(shí)，將漆包線以1926的偏轉(zhuǎn)角繞在骨架上，多在自動(dòng)或半自動(dòng)蜂房式繞線機(jī)上進(jìn)行繞制，以減小線圈的分布電容。 （2）磁芯線圈 磁芯線圈是在空芯線圈中裝入一定形狀的磁芯而成的。 、固定磁芯線圈 磁心如果固

15、定在空芯線圈內(nèi)稱固定磁芯線圈； 在空芯線圈中加入磁芯后，電感量約增K倍，用公式表示為： 式中， 為空芯線圈的電感量，單位為H；K為磁芯的導(dǎo)磁率，一般取512；L為加入磁芯后的電感量，單位為H。 上述表明，多層線圈比單層線圈的電感量大，磁芯線圈又比多層線圈的電感量大。電感線圈的電感量一定時(shí)，磁芯線圈就比空芯線圈的圈數(shù)少得多，且磁芯線圈的分布電容小，同時(shí)線圈的Q值也有所提高 。 0KLL 0L20 、可調(diào)磁芯線圈 磁芯如果在線圈內(nèi)能調(diào)節(jié)，就叫可調(diào)磁芯線圈，又稱可調(diào)電感器?？烧{(diào)電感器是電感量可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)的電感器。它是在線圈中插入磁心，并通過調(diào)節(jié)磁心在線圈中的位置來改變電感量，其外形與圖形符

16、號如下圖所示。 圖 可調(diào)電感器的外形與圖形符號21 可調(diào)電感器的特點(diǎn)是體積小，損耗小，分布電容小，電感量可在所需的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。例如收音機(jī)中的磁棒天線，線圈在磁棒上移動(dòng)時(shí)，線圈在磁棒正中的電感量最大，線圈移出磁棒外時(shí)則電感量最小。它與可調(diào)電容器組成的諧振電路可構(gòu)成調(diào)諧器，通過改變可調(diào)電容器的容量，就能改變諧振回路的諧振頻率，從而實(shí)現(xiàn)對所需電臺(tái)信號的頻率選擇。 （3）其它電感線圈 色碼電感線圈 它是一種高頻電感線圈，是在磁芯上繞上一些漆包線后再用環(huán)氧樹脂或塑料封裝而成。某色碼電感線圈外觀如右圖所示。 色碼電感線圈22 阻流圈（扼流圈） 限制交流電通過的線圈稱阻流圈，分高頻阻流圈和低頻阻流圈。某扼流

17、圈外觀如下圖所示。 高頻阻流圈用于阻止高頻信號的電流通過而讓頻率較低的交流信號和直流信號通過，特點(diǎn)是電感量小，分布電容小，損耗小。 低頻阻流圈用于阻止低頻信號的通過，電感量可達(dá)幾亨至幾十亨，比高頻阻流圈大得多。低頻阻流圈多采用硅鋼片、鐵氧體、坡莫合金等作為鐵心，多用于電源濾波電路、音頻電路。 扼流圈23 偏轉(zhuǎn)線圈 偏轉(zhuǎn)線圈是套在電視機(jī)顯像管頸部的部件，分為行偏轉(zhuǎn)線圈和場偏轉(zhuǎn)線圈兩種。某偏轉(zhuǎn)線圈外觀如右圖所示。行偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場方向是垂直的，使顯像管內(nèi)的電子束作水平方向偏轉(zhuǎn)。場偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生水平方向的磁場，使電子束作垂直方向的偏轉(zhuǎn)。 偏轉(zhuǎn)線圈 24磁芯線圈底座尼龍支架磁帽磁帽 小型振蕩線圈 某小

18、型振蕩線圈結(jié)構(gòu)如下圖所示。當(dāng)超外差式收音機(jī)中需要產(chǎn)生一個(gè)比外來信號高465kHz的高頻等幅信號，這個(gè)任務(wù)就是由振蕩線圈與電容組成的振蕩電路來完成的。振蕩線圈分為中波振蕩線圈、短波振蕩線圈兩種。小型振蕩線圈一般采用金屬外殼作屏蔽罩，內(nèi)部有尼龍骨架、工字形磁芯、磁帽和引腳等。帶螺紋的磁帽可以起到微調(diào)電感量的作用，磁帽頂端涂有紅色漆，可以區(qū)別于外形相同的中頻變壓器。 小型振蕩線圈結(jié)構(gòu)25 小型固定電感線圈 小型固定電感器通常是用漆包線在磁心上直接繞制而成，特點(diǎn)是體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單牢固，使用方便，電感量范圍較寬。主要用在濾波、振蕩、陷波、延遲等電路中，它有密封式和非密封式兩種封裝形式，兩種形式又

19、都有立式和臥式兩種外形結(jié)構(gòu)，外觀形狀見下圖所示。 3 3. .1 1. .8 8小小型型固固定定電電感感器器的的形形狀狀固定電感線圈的外形 26 3.1.4 電感器的故障、檢測與選用電感器的故障、檢測與選用 1電感器的故障現(xiàn)象 電感器的主要故障是線圈燒成開路或因線圈的導(dǎo)線太細(xì)而在引腳處斷線，當(dāng)不同電路中的電感器出現(xiàn)線圈開路故障后，會(huì)表現(xiàn)為不同的故障現(xiàn)象，主要有下列幾種情況： (1)在電源電路中的線圈容易出現(xiàn)因電流太大燒斷的故障，可能是濾波電感器先發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)燒成開路，此時(shí)電源的電壓輸出電路將開路，故障表現(xiàn)為無直流電壓輸出。 (2)其他小信號電路中的線圈開路之后，一般表現(xiàn)為無信號輸出。 (3)一

20、些微調(diào)線圈還會(huì)表現(xiàn)為磁芯松動(dòng)而引起的電感量不對，此時(shí)線圈所在電路不能正常工作，表現(xiàn)為對信號的損耗增大或根本就無信號輸出。 (4)線圈受潮后，線圈的Q值下降，對信號的損耗增大。 27 2電感器的檢測 用萬用表歐姆擋可大致判斷電感線圈的好壞，一般電感線圈的直流電阻很小。如果測的電阻無窮大時(shí)，表明線圈內(nèi)部或引出端已斷線。同時(shí)由于一般線圈電阻很小，所以用歐姆表往往不易發(fā)現(xiàn)線圈的短路，尤其是局部短路，較好的檢查法辦法是用電感表等專用儀器進(jìn)行測試，測量其電感值和Q值是否和標(biāo)稱值一致。發(fā)現(xiàn)線圈短路處后，可以重繞或?qū)⒍搪诽幪钜赃m當(dāng)?shù)慕^緣材料。線圈發(fā)生線匝松動(dòng)時(shí)，可根據(jù)松動(dòng)的情況，決定是否重繞。如果松動(dòng)較輕，可

21、用絕緣膠水加固。如果線匝松動(dòng)較嚴(yán)重，并有亂線，則應(yīng)部分重繞或全部重繞。測量時(shí)，線圈應(yīng)與外電路斷開，以免外電路對線圈的并聯(lián)作用做成錯(cuò)判。高頻線圈的故障以斷路居多，局部短路較少。 對多個(gè)繞組的線圈，還要注意用萬用表測量繞組之間的線圈，看其是否短路。對具有鐵心或金屬屏蔽罩的線圈，要測量它的線圈與鐵心或金屬屏蔽罩間是否短路。對有磁心的可調(diào)電感線圈，要求磁心的螺紋要旋轉(zhuǎn)自如，不滑扣。 28 線圈的斷線往往是因?yàn)槭艹卑l(fā)霉或扭斷造成的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)線圈斷線或多股線斷股時(shí)，首先應(yīng)檢查線圈出頭的焊接點(diǎn)或經(jīng)常拗扭的地方。在修理時(shí)，可部分或全部重繞。線圈斷線也時(shí)常發(fā)生在接線端子處。如因脫焊或受力而斷線，這種故障經(jīng)觀察就能

22、發(fā)現(xiàn)，修理時(shí)一般不必重繞，將接頭焊上即可。但小型固定電感器(色碼電感)一旦斷線，則需更換新的。 在使用線圈時(shí)應(yīng)注意不要隨便改變線圈形狀的大小和線圈的距離，否則會(huì)影響線圈原來的電感量，尤其對空芯高頻線圈更應(yīng)注意。有些線圈在繞好后可用高頻臘或膠固封，如無恰當(dāng)固封膠或高頻臘也可不封，但不可用普通膠或蠟進(jìn)行固封，因?yàn)檫@些材料損耗較大，會(huì)導(dǎo)致線圈的Q值下降，使整機(jī)特性變壞。 3電感器的選用 選用電感線圈應(yīng)注意以下原則:29 根據(jù)工作頻率，選用線圈的導(dǎo)線 選用優(yōu)質(zhì)的線圈骨架，減少介質(zhì)損耗 選定合理屏蔽罩 屏蔽具有隔離電磁場的功能，因此擴(kuò)音機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)都有許多帶屏蔽裝置的線圈、變壓器等。線圈采取屏蔽措

23、施后，其等效電阻、分布電容等參數(shù)將會(huì)發(fā)生變化。為了減小屏蔽罩對線圈電感的影響，屏蔽罩的直徑一般應(yīng)比線圈直徑大1倍。 在低頻工作時(shí)，可以用磁性材料制成屏蔽罩，將線圈罩在盒內(nèi)。在高頻工作時(shí)，是以銅、鋁等電阻系數(shù)小的良導(dǎo)體作電磁場屏蔽材料，利用高頻磁場在屏蔽罩上感應(yīng)產(chǎn)生的渦流來達(dá)到屏蔽的目的。 用屏蔽罩，會(huì)增加線圈的損耗，使Q值降低，因此屏蔽罩的尺寸不宜過小。然而屏蔽罩的尺寸過大，會(huì)增大體積，因而要選定合理屏蔽罩的直徑尺寸。30 根據(jù)工作頻率，選用磁芯材料 帶磁芯電感器的工作頻率要受磁芯材料最高工作頻率的限制。在音頻段工作的電感線圈，通常采用硅鋼片或坡莫合金為磁芯材料；在零點(diǎn)幾兆赫到幾兆赫間（例如中

24、波廣播段）的線圈，一般采用鐵氧體磁芯，并用多故絕緣線繞制；頻率高于幾兆赫時(shí)，線圈采用高頻鐵氧體作磁芯，也常用空芯線圈，這時(shí)不宜用多股絕緣線，而采用單骨粗鍍銀銅線繞制；在100MHz以上，一般以不能用鐵氧體芯，只能用空心線圈，如要作微調(diào)，可用銅芯調(diào)節(jié)。 線圈直徑適當(dāng)選大些，利于減小損耗。 3.2 變壓器變壓器 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器。變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能。變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件。 3.2.1 變壓器的結(jié)構(gòu)、種類及主要參數(shù)變壓器的結(jié)構(gòu)、種類及主要參數(shù) 1.變壓器的結(jié)構(gòu)、原理 31 下圖所

25、示為電源變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，變壓器一般由線圈、鐵（磁）芯和骨架（外殼）等幾部分組成。 電源變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖32 下圖 為變壓器的原理和符號，當(dāng)初級線圈中通有交流電流I1時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓U2（或電流I2）。變壓器一般接電源的線圈稱為初級，其余的線圈均稱為次級。 U1I2I1U2N1N2U1U2N1N2(a)原理(b)符號變壓器的原理和符號33 2.常用變壓器的分類 變壓器的種類很多，按用途可分為電源變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、級間耦合變壓器及其它專用變壓器等。變壓器按其磁芯分有鐵芯變壓器、磁芯(鐵氧體芯)變壓器和空心變壓器等幾

26、種。鐵芯(硅鋼片或坡莫合金等)變壓器用于低頻及工頻電路中，而鐵氧體芯或空芯變壓器則用于中、高頻電路中。 3.變壓器的電路符號34 變壓器由兩個(gè)或兩個(gè)以上的線圈和一個(gè)鐵心構(gòu)成。變壓器的圖形符號就由此而來，如下圖所示。 鐵芯(a)低頻變壓器磁芯(b)中頻變壓器空芯(c)高頻變壓器變壓器的圖形符號 低頻變壓器工作于50Hz、220V的場合，使用鐵心。其圖形符號如上圖 (a)所示。中頻變壓器常用在頻率為幾兆赫至幾十兆赫的場合。由于頻率較高，若采用鐵心，則將對中頻信號產(chǎn)生極大的鐵心損耗，所以中頻變壓器采用磁心。它的圖形符號如上圖 (b)所示。高頻變壓器采用空心,圖形符號如上圖 (c)所示。 35 (1)

27、額定功率 指在規(guī)定的頻率和電壓下變壓器能長期工作而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。額定功率中會(huì)有部分無功功率，故容量單位用伏安（VA），而不用瓦(W)表示。 (2)匝比 變壓器次級繞組的匝數(shù)（N2）與初級繞組的匝數(shù)（N1）之比稱為匝比(n)，即n= N2 /N1。在一般情況下，它就是輸出電壓與輸入電壓之比，即匝比稱變壓比。因?yàn)樽儔浩骶哂凶儞Q交流電壓、電流和阻抗的作用，所以匝比n又等于： 式中：Z1變壓器初級線圈的阻抗 Z2變壓器次級線圈的阻抗 (3)效率 是指變壓器次級輸出電功率與初級輸入電功率比值的百分?jǐn)?shù)，即 12211212ZZIIUUNNn%100i0）輸入功率（）輸出功率（效率PP36 (4

28、)頻帶寬度 當(dāng)音頻變壓器的輸入電壓一定時(shí)，其輸出電壓會(huì)隨頻率變化而不同。在中間頻率處輸出電壓與輸入電壓基本上符合次級、初級匝比的關(guān)系，當(dāng)頻率很高時(shí)或很低時(shí)，輸出電壓就不滿足匝比關(guān)系了。設(shè)中間頻率的輸出電壓為U0，當(dāng)輸出電壓降至0.707 U0時(shí)，對應(yīng)的高、低兩頻率之差，稱為該變壓器的頻帶寬度。 （5）絕緣電阻 表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。 （6）溫升 主要是對電源變壓器而言。當(dāng)通電工作后，其溫度上升到穩(wěn)定時(shí)，其溫度高出周圍環(huán)境溫度的數(shù)值。電源變壓器的溫升愈小愈好。有時(shí)參數(shù)中用最高溫度代替溫升。 （7）漏電感 變

29、壓器初級線圈中的電流產(chǎn)生的磁通并不是全部通過次級線圈，不通過次級線圈的這部分磁通叫漏磁通。由漏磁通產(chǎn)生的電感稱為漏電感，簡稱漏感。漏感的存在不僅影響變壓器的效率及其它性能，也會(huì)影響變壓器周圍的電路工作，因此變壓器的漏感越小越好。 37 3.2.2 常用變壓器及變壓器的檢測常用變壓器及變壓器的檢測 1常用變壓器介紹 （1）電源變壓器 電源變壓器是各種家用電器、儀器儀表等電子設(shè)備中必不可少的，其作用是將工頻電（220V或110V）變成低壓交流電。其主要組成部件有鐵心、線圈、框架及緊固體等（如圖3.2.1所示）。根據(jù)鐵心形狀不同，有口字形、EI形、C形及環(huán)形變壓器，如下圖所示。(a) EI型(b)

30、口型(c) C型(d) 環(huán)型電源變壓器的鐵芯形狀 38 其中EI形鐵心常用于普通電源變壓器。優(yōu)點(diǎn)是一、二次繞組共用一個(gè)骨架，可以使鐵心對繞組形成保護(hù)，不易受損，鐵心的散熱面積大。不足之處是，一、二次繞組間漏電感較大，受外來磁場的干擾也大。由于成本較低，多數(shù)變壓器采用了這種鐵心。 組裝變壓器時(shí)，先將一片“E”形鐵片從下向上插入骨架孔中，接著將第二片從上向下插入骨架孔中，從第二層起，每插入一個(gè)“E”形鐵片，就應(yīng)在“E”形鐵片的口端拼入一個(gè)“I”形鐵片，如此插入第三層、第四層，直到插完為止。最后要求插入的每層硅鋼片之問必須貼緊，每層“E形與“I”形硅鋼片必須緊密結(jié)合。 電源變壓器使用薄片鐵心，主要有

31、兩方面原因：規(guī)范線圈磁場的磁路，限制磁力線散射，避免干擾其他電路；減少變壓器的渦流損耗，提高變壓器效率。39 電源變壓器線圈繞組一般用漆包線繞制，一次繞組在內(nèi)，二次繞組在外，這種繞制的變壓器漏磁最小，功率體積比最高，效率高，質(zhì)量好。有的繞組各層間墊有薄的絕緣材料，有的兩個(gè)繞組間有靜電屏蔽層。屏蔽層有兩種形式，一種形式是用銅箔或鋁箔在一次繞組外繞一圈，其接頭處不能重合，金屬箔只能一頭接低；另一種形式是在一次繞組外再用漆包線單獨(dú)繞一層線圈，然后將一端引出接地，另一頭空著不用。 電源變壓器線圈框架常用膠紙板、膠木板、纖維板或塑料板制成。 變壓器的外殼（緊固件）有兩個(gè)作用：固定變壓器組件；屏蔽變壓器的

32、感應(yīng)磁場，以免干擾其它電路。 40 下圖為某電源變壓器實(shí)物圖和 某繞組間有屏蔽的電源變壓器電路符號圖，電壓變壓器的初級線圈往往有抽頭，以適應(yīng)不同電網(wǎng)電壓，如220V、110V等，次級根據(jù)用途可以有多個(gè)繞組，以輸出不同電壓和功率。220V2A110V110V200V200V6.3V45mA電源變壓器實(shí)物圖繞組間有屏蔽的電源變壓器電路符號圖41 （2）中頻變壓器 中頻變壓器俗稱中周，是超外差式接收機(jī)中頻放大器的重要元件，它對收音機(jī)的靈敏度、選擇性，電視機(jī)的圖像清晰度等整機(jī)技術(shù)指標(biāo)都有很大影響。中頻變壓器一般和電容(外加或內(nèi)帶)組成諧振回路。我國廣播收音機(jī)的中頻頻率為465kHz，電視接收機(jī)的圖像中

33、放頻率為38MHz，伴音中放頻率為6.5MHz，中頻變壓器配合一定的電容，應(yīng)能調(diào)諧在上述頻率，并能在上述頻率附近調(diào)整。 中頻變壓器有單調(diào)諧式和雙調(diào)諧式。單調(diào)諧式是指其中只有一個(gè)諧振回路(大多采用初級調(diào)諧，次級不調(diào)諧)。它的結(jié)構(gòu)簡單，但選擇性不夠好，一般的晶體管超外差收音機(jī)中，多采用單調(diào)諧式。雙調(diào)諧式具有兩個(gè)諧振回路，即初級與次級分別與各自的電容組成調(diào)諧回路，兩個(gè)調(diào)諧回路之間是通過電容或電感耦合。這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但選擇性好。單、雙調(diào)諧中頻變壓器的外形是一樣的，只是其內(nèi)部線圈不同而已。 42 中頻變壓器主要由骨架、線圈、底座、引腳、磁帽、磁心及屏蔽罩幾部分組成，下圖為常用的中頻變壓器的外觀、結(jié)構(gòu)及

34、圖形符號。 屏蔽罩磁帽磁芯骨架、繞組、底座、引線中頻變壓器成品(b)中頻變壓器電路符號(c)中頻變壓器的結(jié)構(gòu)(a)中頻變壓器外觀常用的中頻變壓器的外觀、結(jié)構(gòu)及圖形符號 43 （3）音頻輸入、輸出變壓器 音頻變壓器在放大電路中的主要作用是耦合、倒相、阻抗變換等。要求音頻變壓器頻率特性好、漏感小、分布電容小。 輸入變壓器是接在放大器輸入端的音頻變壓器，它的初級多接輸入電纜或話筒，次級接放大器第一級。不過晶體管放大器的低放與功放之間的耦合變壓器習(xí)慣上也稱輸入變壓器，而把前者分別叫線路輸入變壓器及話筒輸入變壓器。輸入變壓器的鐵芯常用高導(dǎo)磁率的鐵氧體或坡莫合金制成，低檔的也有用優(yōu)質(zhì)硅鋼片的。輸入變壓器次

35、級往往有三個(gè)引出端，以便向晶體管功放推挽輸出級提供相位相反的對稱推動(dòng)信號。下圖是某輸入變壓器的外形及圖形符號。 次級初級輸入變壓器的外形及圖形符號44 輸出變壓器是接在放大器輸出端的變壓器，它的初級接放大器輸出端，次級接負(fù)載(揚(yáng)聲器等)。它的主要作用是把揚(yáng)聲器較低的阻抗，通過輸出變壓器變成放大器所需的最佳負(fù)載阻抗，使放大器具有最大的不失真輸出達(dá)到阻抗匹配的目的。輸出變壓器還具有隔離放大器與負(fù)載的直流電路的功能。輸出變壓器根據(jù)輸出功率級電路的不同，有單邊式和推挽式兩種。輸出變壓器的標(biāo)稱功率一般比輸入變壓器大些，外形結(jié)構(gòu)及電路符號與輸入變壓器相似。下圖是某輸出變壓器的外形及圖形符號。 次級初級推挽

36、輸出變壓器的外形和電路符號 45 （4）電視機(jī)行輸出變壓器 行輸出變壓器是將行逆程脈沖形成的高壓經(jīng)整流后得到各種電壓，因此又稱為逆程變壓器或回掃變壓器。用于接在電視機(jī)行掃描電路的輸出級，其功能除了與行偏轉(zhuǎn)線圈匹配外，還用于產(chǎn)生高壓、中壓、顯像管燈絲電壓等。 46 下圖(a)是行輸出變壓器的實(shí)物圖。圖 (b)是其圖形符號，線圈是初級，其他線圈均屬次級。從標(biāo)注和結(jié)構(gòu)上可以看得出來，在高壓硅堆盒內(nèi)裝有二極管，在變壓器上還裝有聚焦極和加速極調(diào)整電位器等。這種變壓器是一個(gè)不可拆分的整體，能將電壓變得很高。通常將行輸出變壓器俗稱為“一體化高壓包”，或簡稱為“高壓包”，也可稱為“一體化行輸出變壓器”。YXZ

37、行輸出變壓器實(shí)物圖 圖形符號47 （5）自耦變壓器和調(diào)壓變壓器 一般變壓器的特點(diǎn)之一是初、次級之間的直流電路是完全分離的，它們之間的能量傳遞是靠磁場的耦合。但自耦變壓器與調(diào)壓變壓器是另一種形式的變壓器。它們只有一個(gè)線圈，其輸入端和輸出端是從同一線圈上用抽頭分出來的。這種變壓器初、次級之間有一個(gè)共用端，故它們的直流不再是完全隔離的。下圖是調(diào)壓變壓器的外形和圖形符號。 輸入輸出降壓輸入輸出升壓調(diào)壓變壓器的外形圖形符號48 自耦變壓器的抽頭是固定的，即固定從初級分取一部分電壓輸出；而調(diào)壓器的抽頭則是通過碳刷作滑動(dòng)接頭，輸出電壓隨碳刷移動(dòng)而可連續(xù)可調(diào)地輸出。調(diào)壓器的額定功率有500W、1kW、2kW等

38、多種。 2變壓器的檢測 一般中、高頻變壓器的線圈圈數(shù)不多，其直流電阻應(yīng)很小，在零點(diǎn)幾歐至幾歐姆之間，視變壓器具體規(guī)格而異。音頻和電源變壓器由于線圈圈線較多，直流電阻可達(dá)幾百歐至千歐以上。變壓器的故障有開路和短路兩種。 變壓器的直流電阻正常不能表示變壓器完全正常。例如電源變壓器內(nèi)部少數(shù)線圈的短路，對變壓器直流電阻影響不大，不易測出，但變壓器已不能正常工作。高頻變壓器的局部短路更不易用測直流電阻法判別，一般要用專門測量儀器才能判斷。中、高頻變壓器內(nèi)部局部短路時(shí)，表現(xiàn)為線圈的空載Q值下降，整機(jī)特性變壞。如果變壓器兩繞組之間發(fā)生短路時(shí)，會(huì)造成直流電壓直通(本來變壓器初、次級之間，是交流耦合，直流斷路的

39、)。因而可用萬用表量出。但要注意，若接在電路中時(shí)，測試時(shí)應(yīng)切斷變壓器與其它元件的連接。 49 電源變壓器內(nèi)部是否有短路，可以用以下方法檢查。一種是空載通電法：切斷變壓器的一切負(fù)載，接通電源，看變壓器的空載溫升，如果溫升較高(燙手)，就說明一定有內(nèi)部局部短路。如果接通電源15分鐘至30分鐘，溫升正常，則說明變壓器正常。另一種，也可在變壓器電源回路內(nèi)串接一個(gè)100W(220V)燈泡，接通電源時(shí)，燈泡只發(fā)微紅，表明變壓器正常；如果燈泡很亮或較亮，表明變壓器內(nèi)部有局部短路現(xiàn)象。對一般沒有經(jīng)驗(yàn)的讀者可以用同型號的好變壓器作比較。 開路的檢查用萬用表歐姆檔很容易進(jìn)行。變壓器的開路，一種是內(nèi)部線圈斷線。另一

40、種是引出端斷線，檢查時(shí)應(yīng)細(xì)心觀查。如果引出端斷線(開焊)可以重新焊接。內(nèi)部斷線就要重新繞制。在拆卸時(shí)應(yīng)注意記下圈數(shù)，直到找到斷線，再用同型號漆包線按原圈數(shù)繞好。對高、中頻變壓器線圈還要注意原線圈繞制的方向，不應(yīng)搞錯(cuò)。電源變壓器重繞時(shí)，一般需要借助繞線機(jī)。重繞時(shí)應(yīng)注意絕緣層(變壓器紙)的厚度不要太厚，以免繞好后線圈變“肥”，裝不進(jìn)變壓器鐵芯。在裝變壓器鐵芯時(shí)應(yīng)注意不要損壞繞組，并要夾緊鐵芯，以免發(fā)出“嗡嗡”聲。50項(xiàng)目3 完51 電感元件是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制作的元件，又稱為電感器。電感元件分為兩大類：一類是利用自感作用的電感線圈；另一類是利用互感作用的變壓器和互感器。電阻、電容、電感一般又統(tǒng)稱為

41、無源元件，電子管、晶體管、集成電路等一般統(tǒng)稱為有源器件。3.1.1 電感器的結(jié)構(gòu)電感器的結(jié)構(gòu) 1電感器的結(jié)構(gòu)電感器的結(jié)構(gòu)電感線圈的種類和結(jié)構(gòu)各種各樣，通常由骨架、繞組、磁心及屏蔽罩組成。根據(jù)使用場合的不同，有的線圈沒有屏蔽罩，有的沒有磁心，還有的連骨架都沒有，只有繞組。 （1）骨架 骨架泛指繞制線圈的支架。如圖3.1.1所示。 任務(wù)任務(wù)3-1 電感器電感器任務(wù)描述任務(wù)描述 本任務(wù)主要學(xué)習(xí)電感器的電路符號和結(jié)構(gòu)、電感器的主要特性、參數(shù)及標(biāo)識方法、電感器的標(biāo)識方法、電感器的種類及應(yīng)用、電感器的檢測等基本知識和技能。52 電感元件是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制作的元件，又稱為電感器。電感元件分為兩大類：一類是利用自感作用的電感線圈；另一類是利用互感作用的變壓器和互感器。電阻、電容、電感一般又統(tǒng)稱為無源元件，電子管、晶體管、集成電路等一般統(tǒng)稱為有源器件。3.1.1 電感器的結(jié)構(gòu)電感器的結(jié)構(gòu) 1電感器的結(jié)構(gòu)電感器的結(jié)構(gòu)電感線圈的種類和結(jié)構(gòu)各種各樣，通常由骨架、繞組、磁心及屏蔽罩組成。根據(jù)使用場合的不同，有的線圈沒有屏蔽罩，有的沒有磁心，還有的連骨架都沒有，只有繞組。 （1）骨架 骨架泛指繞制線圈的支架。如圖3.1.1所示。 任務(wù)任務(wù)3-1