变压器的基本知识
变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用场合（不同的用途）变压器的绕制工
艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器
常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。
一、变压器的基本原理
当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初
级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个
自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在
就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的
电流，这个电流我们称为“空载电流”。
如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作
用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负
载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部
分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的
功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能
改变允许负载消耗的功率。
二、变压器的损耗
当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面
上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡
流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。
另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分
损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。
由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此
进行描述，η=输出功率/输入功率。
三、变压器的材料
要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识，为此这里我就介绍一下这方面的知识。
1、铁心材料：
变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它
可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大
的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高
硅片为12000-16000，
2、绕制变压器通常用的材料有
漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并
且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。
3、绝缘材料
在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛
纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。
4、浸渍材料：
变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长
使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。
电工学名词解释
要学好电工技术必须要对在电工学上的一些物理量的概念有所理解，为此本人将一些常用的电工学名词汇总并
1、电阻率---又叫电阻系数或叫比电阻。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量，以字母ρ表示，单位为欧姆*
毫米平方/米。在数值 上等于用那种物质做的长1米截面积为1平方毫米的导线，在温度20C时的电阻值，电阻
率越大，导电性能越低。则物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加
与原来的电阻电阻率的比值，通常以字母α表示，单位为1/C。
2、电阻的温度系数----表示物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加
量与原来的电阻率的比值，通常以字母α表示，单位为1/C。
3、电导----物体传导电流的本领叫做电导。在直流电路里，电导的数值就是电阻值的倒数，以字母ɡ表示，单位
为欧姆。
4、电导率----又叫电导系数，也是衡量物质导电性能好坏的一个物理量。大小在数值上是电阻率的倒数，以字母
γ表示，单位为米/欧姆*毫米平方。
5、电动势----电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差，叫做电动势或者简称电势。用字母E表示，
单位为伏特。
6、自感----当闭合回路中的电流发生变化时，则由这电流所产生的穿过回路本身磁通也发生变化，因此在回路中
也将感应电动势，这现象称为自感现象，这种感应电动势叫自感电动势。
7、互感----如果有两只线圈互相靠近，则其中第一只线圈中电流所产生的磁通有一部分与第二只线圈相环链。当
第一线圈中电流发生变化时，则其与第二只线圈环链的磁通也发生变化，在第二只线圈中产生感应电动势。这
种现象叫做互感现象。
8、电感----自感与互感的统称。
9、感抗----交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做感抗，以Lx表示，
Lx=2πfL.
10、容抗----交流电流过具有电容的电路时，电容有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做容抗，以Cx表示，
Cx=1/12πfc。
11、脉动电流----大小随时间变化而方向不变的电流，叫做脉动电流。
12、振幅----交变电流在一个周期内出现的最大值叫振幅。
13、平均值----交变电流的平均值是指在某段时间内流过电路的总电荷与该段时间的比值。正弦量的平均值通常
指正半周内的平均值，它与振幅值的关系：平均值=0.637*振幅值。
14、有效值----在两个相同的电阻器件中，分别通过直流电和交流电，如果经过同一时间，它们发出的热量相等，
那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电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。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，
它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特。
16、视在功率----在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫做视在功率，用字母Ps来表示，单位为瓦特。
17、无功功率----在具有电感和电容的电路里，这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场（或电场）
的能量存起来，在另半周期的时间里对已存的磁场（或电场）能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，
并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字母Q表示，单位为芝。
18、功率因数----在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起
到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COSφ表示。
19、相电压----三相输电线（火线）与中性线间的电压叫相电压。
20、线电压----三相输电线各线（火线）间的电压叫线电压，线电压的大小为相电压的1.73倍。
21、相量----在电工学中，用以表示正弦量大小和相位的矢量叫相量，也叫做向量。
22、磁通----磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫做磁通，以字母φ表示，单位为麦克斯韦。
23、磁通密度----单位面积上所通过的磁通大小叫磁通密度，以字母B表示，磁通密度和磁场感应强度在数值上
24、磁阻----与电阻的含义相仿，磁阻是表示磁路对磁通所起的阻碍作用，以符号Rm表示，单位为1/亨。
25、导磁率----又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个系数，以字母μ表示，单位是亨/米。
26、磁滞----铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种现象叫磁滞。
27、磁滞回线----在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化
时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线如图1。
28、基本磁化曲线----铁磁体的磁滞回线的形状是与磁感应强度（或磁场强度）的最大值有关，在画磁滞回线时，
如果对磁感应强度（或磁场强度）最大值取不同的数值，就得到一系列的磁滞回线，连接这些回线顶点的曲线
叫基本磁化曲线。
29、磁滞损耗----放在交变磁场中的铁磁体，因磁滞现象而产生一些功率损耗，从而使铁磁体发热，这种损耗叫
磁滞损耗。
30、击穿---绝缘物质在电场的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。
31、介电常数---又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位
为法/米。
32、电磁感应---当环链着某一导体的磁通发生变化时，导体内就出现电动势，这种现象叫电磁感应。
33、趋肤效应---又叫集肤效应，当高频电流通过导体时，电流将集中在导体表面流通，这种现象叫趋肤效应
电源变压器简易设计(一)
电源变压器是低频变压器. 本文介绍的方法适合50Hz一千瓦以下普通交流变压器的设计.
(1) 电源变压器的铁心. 它一般采用硅钢片. 硅钢片越薄, 功率 损耗越小, 效果越好. 整个铁心是有许多硅钢片叠成
的, 每片之间要 绝缘. 买来的硅钢片, 表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能 力. 国产小功率变压器常用标准铁心片规格见后续文章.
(2) 电源变压器的简易设计. 设计一个电源变压器, 主要是根据 电功率选择变压器铁心的截面积, 计算初次级各线圈的圈数等. 所谓 铁心截面积Ｓ是指硅钢片中间舌的标准尺寸ａ和叠加起来的总厚度ｂ 的乘积. 如果电源变压器的初级电压是U1, 次级有n个组, 各组电压分别是 U21, U22, ┅, U2n, 各组电流分别是I21, I22, ┅, I2n, ...计算步 骤如
下:
第一步, 计算次级的功率P2. 次级功率等于次级各组功率的和, 也就
是 P2 = U21*I21 + U22*I22 + ┅ + U2n*I2n.
第二步, 计算变压器的功率P. 算出P2后. 考虑到变压器的效率是 η, 那么初级功率P1 = P2/η, η一般在0.8～0.9之间. 变压器的功率 等于初, 次级功率之和的一半, 也就
是 P = ( P1 + P2 ) / 2
第三步, 查铁心截面积Ｓ. 根据变压器功率, 由式(2.1)计算出铁 心截面积S, 并且从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择 铁心片规格和叠厚.
第四步, 确定每伏圈数N. 根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B, 由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N. 铁心的B值可以这样选取: 质量 优良的硅钢片, 取11000高斯; 一般硅钢片, 取10000高斯; 铁片, 取 7000高斯. 考率到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈数N'应该比N增加 5%～10%, 也就是N'在1.05N～1.1N之间选
取.
第五步, 初, 次级线圈的计算. 初级线圈N1 = N*U1. 次级线圈
N21= N'*U21, N22 = N'*U22, ┅, N2n = N'*U2n.
第六步, 查导线直径. 根据各线圈的电流大小和选定的电流密度, 由式(2.3)可以得到各组线圈的导线直径. 一般电源变压器的电流密度 可以选用3安/毫米?
第七步, 校核. 根据计算结果, 算出线圈每层圈数和层数, 再算出线圈的大小, 看看窗口是否放得下. 如果放不下, 可
以加大一号铁心, 如果太空, 可以减小一号铁心. 采用国家标准GEI铁心, 而且舌宽ａ和 叠厚ｂ的比在1:1～1:1.7之间, 线圈是放得下的.
各参数的计算公式如
下 : ln(S) = 0.498 * ln(P) + 0.228 ┅ (2.1)
ln(N) = -0.494 * ln(P) - 0.317 * ln(B) + 6.439 ┅ (2.2) ln(D) = 0.503 * ln(I) - 0.221 ┅ (2.3)
变量说明:
P: 变压器的功率. 单位: 瓦(W) B: 硅钢片的工作磁通密度. 单位: 高斯 (Gs)
S: 铁心的截面积. 单位: 平方厘米(cm? N: 线圈的每伏圈数. 单位: 圈每伏(N/V)
I: 使用电流. 单位: 安(A) D: 导线直径. 单位: 毫米(mm)
电源变压器简易设计(四)变压器的铁心与绕组
为减小交变磁通在铁心中所引起的涡流损耗, 铁心一般用厚为 0.35-0.5mm的硅钢片叠装而成; 并且在硅钢片两面涂以绝缘漆. 信 号变压器还采用坡莫合金作铁心. 硅钢片有热轧和冷轧两种. 热轧硅钢片的工作磁通密度一般取0.9-1.2T, 钢片常冲成"III" 形, 叠装成铁心. 绕组套在中间的铁心柱上.
冷轧硅钢片的导磁性能比热轧好, 它的工作磁通密度允许达 到1.8T, 所以铁心体积可以缩小. 它的导磁有方向性, 顺着辗轧方 向的导磁性能好, 故通常将冷轧硅钢片卷成环形铁心, 然后切成两 半C形, 将绕组分别套在铁心柱上以后, 再将两半铁心粘成整体.
变压器的绕组由原边绕组和副边绕组组成. 原边绕组接输入电 压, 副边绕组接负载. 原边绕组只有一个, 副边绕组为一个或多个. 原副边绕组套装在同一铁心柱上. 套在两个铁心柱上的原边绕组 或副边绕组可分别相互串联或并
联.
附: 变压器原副边绕组要套在同一铁心柱的原因
把原副边绕组套在同一铁心柱上时, 由于原副边绕组紧挨在一 起(间隙实际上很小, 它等于原副边绕组之间绝缘纸的厚度), 部分 漏磁通在空气中的路径大受限制, 因此漏磁通较小. 而副边绕组没 有套在原边绕组上时, 漏磁通在空气中可以自由经过, 无空间限制, 因此在同样的磁势下漏磁通就大. 将原副边绕组套在一起的合理之处即在于漏抗压降小, 对变压 器运行有利. 因为变压器副边电压是随副边电流变化而变化的, 减 小原副边的漏阻抗就可以减小电压变化. 为了使变压器副边电压比 较稳定, 总是设法减小变压器的漏抗.
如果把变压器的原副边绕组分开放置, 则漏抗将大大增加, 以 致负载变动时副边电压变化很大, 这样的变压器就不能满足使用上 的要求.
电源变压器简易设计(五)变压器的铭牌与使用
使用变压器首先要弄清并严格遵守制造厂提供的铭牌数据, 以避免因使用不当而不能充分利用, 甚至损
坏.
变压器铭牌上的主要额定数据有:
1. 额定电压U1和U2
原边额定电压U1是指原边绕组上应加的电源电压(或输入电压),副边额定输出电压U2通常是指原边加U1时副边绕组的开路电压. 使用时原边电压不允许超过额定值(一般规定电压额定值允许变化±5%).考虑有载运行时变压器有内阻抗压降, 所以副边额定输出电压U2应较负载所需的额定电压高5-10%. 对于负载是固定的电源变压器, 副边额定电压U2有时是指负载下的输出电压.
附: 输入电压不能超过额定电压的原因
变压器中主磁通和激磁电流的关系称为铁心的磁化曲线, 它是一条具有饱和特性的非线性曲线. 当主磁通小于额定电压时对应的主磁通时, 磁化曲线近似为线形; 超过此值后, 主磁通就逐渐趋向饱和. 此时, 如果再增加磁通, 即增加U1, 则电流就会急剧增加,这样变压器就会因过热而马上烧毁. 因此, 在使用变压器时, 必须
注意变压器的额定电压和电源电压要一致.
2. 额定电流I1和I2
额定电流是指变压器按规定的工作时间(长时连续工作或短时工作或间歇断续工作)运行时原副边绕组允许通过的最大电流, 是根据绝缘材料允许的温度定下来的. 由于铜耗, 电流会发热. 电流越大,发热越厉害, 温度就越高. 在额定电流下, 材料老化比较慢. 但如果实际的电流大大超过额定值, 变压器发热就很厉害, 绝缘迅速老化, 变压器的寿命就要大大缩
短.
3.额定容量S
额定容量是视在功率, 是指变压器副边额定电压和额定电流的乘积. 它不是变压器运行时允许输出的最大有功功率, 后者和负载的功率因数有关. 所以输出功率在数值上比额定容量小.
4. 额定频率
使用变压器时, 还要注意它对电源频率的要求.
因为在变压器中, 在设计变压器时, 是根据给定的电源电压等级及频率来确定匝数及磁通最大值的. 如果乱用频率, 就有可能变压器损坏. 例如一台设计用50Hz, 220V电源的变压器, 若用25Hz, 220V电源, 则磁通将要增加一倍, 由于磁路饱和, 激磁电流剧增,变压器马上烧毁. 所以在降频使用时, 电源电压必须与频率成正比
地下降. 另外, 在维持磁通不变的条件下, 也不能用到400Hz, 1600V的电源上. 此时虽不存在磁路的饱和问题, 但是升频使用时耐压和铁耗却变成了主要矛盾. 因为铁耗与频率成1.5-2次方的关系. 频率增大时, 铁耗增加很多. 由于这个原因, 一般对于铁心采用0.35mm厚的热轧硅钢片的变压器, 50Hz时的磁通密度可达0.9-1T, 而400Hz时的磁通密度只能取到0.4T. 此外变压器用的绝缘材料的耐压等级是一定的, 低压变压器允许的工作电压不超过300-500V. 所以在升频使用时, 电源电压不能与频率成正比的增加, 而只能适当地增加.
++ 电源变压器质量的简单判别法 ++
电源变压器除检查电压准确度和绝缘性能之外，还要知道它的效率、负载率、发热量等。下面介绍一种通过测定两个参素数来判别电源变压器质量的简单判别法。
1. 空载电流的测定。
变压器的空载电流是指初级接额定电压，次级完全空载测得的初级电流。这个电流与进线电压的乘积则为空载损耗，也就是指变压器的铁芯损耗。它是铁芯在交流磁场中涡流损耗和磁滞损耗之和。因而，变压器的空载电流越小，表明铁芯的质量越好，且安培匝数设计非常合理。这种情况下，一般认为空载电流相似于铁损耗，空载电流的大小，也就反映铁损的大小。小于10W的变压器空载电流约7~15mA；100W的变压器，空载电流约30~60mA之间，都认为正常。铁损较大的变压器，发热量必然大，如果是因安培匝数设计不合理，其空载电流大增，结果造成温升增大，其寿命也不会长。一般环形变压器的空载电流应低于普通插片式变压器的空载电流。
2. 铜损的测定。
变压器的铜损是指初、次级导线的直流电阻造成的损耗。因此测定铜损只需将变压器加上额定电流即可测出I2R。测试方法如下：首先将变压器的次级线圈两端直接短接（有几组要短路几组），再将变压器初级串入交流电流表，再与0~250V的交流调压器相接，并接入市电。调节调压器由0V整至使电流表读数为变压器的额定电流（如200VA的变压器，额定电流为0.9A），用万用表测出此时变压器初级的电压，将此电压乘上变压器的额定电流既为“铜损”（测量铜损时间要短，不然会损坏变压器）。由于次级的短路，变压器初级上的电压必然很低。这样，铁芯的磁通量极小，铁损也极小，可以忽略。故测出的I2R是很精确的。在这项测试中损耗越小，漆包线的电阻值也越小，这种变压器的负载率也必然大。
在正常情况下，铁损和铜损之和对500W的变压器应小于45W。随着变压器的容量减小，其损耗相应增大，因为小型变压器的铜损是大于铁损的。
从以上测定可知，变压器的开路损耗加上短路损耗越小，则变压器的质量越好，工作时温升也越低，并且有很好的负载率。这样在很短时间内，就能知道变压器的性能好坏。
变压器的漏感问题，其实大家都不用吹，就算正规专业生产厂有时也会遇到较为辣手。
漏感是由于初、次级绕组间，匝与匝之间的磁通没有完全耦合而造成。
它与：
1。初级绕组匝数；
2。初级绕组平均匝长；
3。绕组的宽度；
有关。
控制方法：
每一绕组绕制时要用专用绕线机绕制，以便将线圈绕紧；
增加排线宽度；如果中间还有内屏蔽绕组，一定将其绕紧；
另外，绕线时定位胶带不要过多过长，否则会增大线包厚度，也会增大搂感！！
晶体管电子滤波器
在很多电子电路中,特别是一些小信号放大电路,其电源往往会加入一级晶体管电子滤波器,其电路结构如图J1,设图的右边是一个与电子滤波效果一样的普通RC滤波电路,则它们有以下关系:图的左边 Uec=Ib*R1+Ueb=Ib*R1
因为Iec=β*Ib (β为晶体管的直流放大系数)
所以有Uec=(Iec/β)*R1
图的右边Uec=Rec*Iec 由于左右图互相等效所以有
Rec*Iec=(Iec/β)*R1得Rec=R1/β
两滤波器的滤波性能一般用R与C的乘积来衡量,所以有:
R1*C1=Rec*C1'=(R1/β)*C1'
C1=C1'/β
由上式可知,电子滤波器所需的电容C1比一般RC滤波器所需电容少β倍.打个比方设晶体管的直流放大系数β=100,如果用一般RC滤波器所需电容容量为1000μF,如采用电子滤波器那么电容只需要10μF就满足要求了.
变压器的基本知识
变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用场合（不同的用途）变压器的绕制工
艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器
常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。
一、变压器的基本原理
当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初
级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个
自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在
就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的
电流，这个电流我们称为“空载电流”。
如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作
用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负
载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部
分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的
功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能
改变允许负载消耗的功率。
二、变压器的损耗
当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面
上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡
流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。
另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分
损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。
由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此
进行描述，η=输出功率/输入功率。
三、变压器的材料
要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识，为此这里我就介绍一下这方面的知识。
1、铁心材料：
变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它
可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大
的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高
硅片为12000-16000，
2、绕制变压器通常用的材料有
漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并
且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。
3、绝缘材料
在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛
纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。
4、浸渍材料：
变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长
使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。
电工学名词解释
要学好电工技术必须要对在电工学上的一些物理量的概念有所理解，为此本人将一些常用的电工学名词汇总并
1、电阻率---又叫电阻系数或叫比电阻。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量，以字母ρ表示，单位为欧姆*
毫米平方/米。在数值 上等于用那种物质做的长1米截面积为1平方毫米的导线，在温度20C时的电阻值，电阻
率越大，导电性能越低。则物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加
与原来的电阻电阻率的比值，通常以字母α表示，单位为1/C。
2、电阻的温度系数----表示物质的电阻率随温度而变化的物理量，其数值等于温度每升高1C时，电阻率的增加
量与原来的电阻率的比值，通常以字母α表示，单位为1/C。
3、电导----物体传导电流的本领叫做电导。在直流电路里，电导的数值就是电阻值的倒数，以字母ɡ表示，单位
为欧姆。
4、电导率----又叫电导系数，也是衡量物质导电性能好坏的一个物理量。大小在数值上是电阻率的倒数，以字母
γ表示，单位为米/欧姆*毫米平方。
5、电动势----电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差，叫做电动势或者简称电势。用字母E表示，
单位为伏特。
6、自感----当闭合回路中的电流发生变化时，则由这电流所产生的穿过回路本身磁通也发生变化，因此在回路中
也将感应电动势，这现象称为自感现象，这种感应电动势叫自感电动势。
7、互感----如果有两只线圈互相靠近，则其中第一只线圈中电流所产生的磁通有一部分与第二只线圈相环链。当
第一线圈中电流发生变化时，则其与第二只线圈环链的磁通也发生变化，在第二只线圈中产生感应电动势。这
种现象叫做互感现象。
8、电感----自感与互感的统称。
9、感抗----交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做感抗，以Lx表示，
Lx=2πfL.
10、容抗----交流电流过具有电容的电路时，电容有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做容抗，以Cx表示，
Cx=1/12πfc。
11、脉动电流----大小随时间变化而方向不变的电流，叫做脉动电流。
12、振幅----交变电流在一个周期内出现的最大值叫振幅。
13、平均值----交变电流的平均值是指在某段时间内流过电路的总电荷与该段时间的比值。正弦量的平均值通常
指正半周内的平均值，它与振幅值的关系：平均值=0.637*振幅值。
14、有效值----在两个相同的电阻器件中，分别通过直流电和交流电，如果经过同一时间，它们发出的热量相等，
那么就把此直流电的大小作为此交流电的有效值。正弦电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。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，
它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特。
16、视在功率----在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫做视在功率，用字母Ps来表示，单位为瓦特。
17、无功功率----在具有电感和电容的电路里，这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场（或电场）
的能量存起来，在另半周期的时间里对已存的磁场（或电场）能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，
并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字母Q表示，单位为芝。
18、功率因数----在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起
到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COSφ表示。
19、相电压----三相输电线（火线）与中性线间的电压叫相电压。
20、线电压----三相输电线各线（火线）间的电压叫线电压，线电压的大小为相电压的1.73倍。
21、相量----在电工学中，用以表示正弦量大小和相位的矢量叫相量，也叫做向量。
22、磁通----磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积叫做磁通，以字母φ表示，单位为麦克斯韦。
23、磁通密度----单位面积上所通过的磁通大小叫磁通密度，以字母B表示，磁通密度和磁场感应强度在数值上
24、磁阻----与电阻的含义相仿，磁阻是表示磁路对磁通所起的阻碍作用，以符号Rm表示，单位为1/亨。
25、导磁率----又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个系数，以字母μ表示，单位是亨/米。
26、磁滞----铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种现象叫磁滞。
27、磁滞回线----在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化
时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线如图1。
28、基本磁化曲线----铁磁体的磁滞回线的形状是与磁感应强度（或磁场强度）的最大值有关，在画磁滞回线时，
如果对磁感应强度（或磁场强度）最大值取不同的数值，就得到一系列的磁滞回线，连接这些回线顶点的曲线
叫基本磁化曲线。
29、磁滞损耗----放在交变磁场中的铁磁体，因磁滞现象而产生一些功率损耗，从而使铁磁体发热，这种损耗叫
磁滞损耗。
30、击穿---绝缘物质在电场的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。
31、介电常数---又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位
为法/米。
32、电磁感应---当环链着某一导体的磁通发生变化时，导体内就出现电动势，这种现象叫电磁感应。
33、趋肤效应---又叫集肤效应，当高频电流通过导体时，电流将集中在导体表面流通，这种现象叫趋肤效应
电源变压器简易设计(一)
电源变压器是低频变压器. 本文介绍的方法适合50Hz一千瓦以下普通交流变压器的设计.
(1) 电源变压器的铁心. 它一般采用硅钢片. 硅钢片越薄, 功率 损耗越小, 效果越好. 整个铁心是有许多硅钢片叠成
的, 每片之间要 绝缘. 买来的硅钢片, 表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能 力. 国产小功率变压器常用标准铁心片规格见后续文章.
(2) 电源变压器的简易设计. 设计一个电源变压器, 主要是根据 电功率选择变压器铁心的截面积, 计算初次级各线圈的圈数等. 所谓 铁心截面积Ｓ是指硅钢片中间舌的标准尺寸ａ和叠加起来的总厚度ｂ 的乘积. 如果电源变压器的初级电压是U1, 次级有n个组, 各组电压分别是 U21, U22, ┅, U2n, 各组电流分别是I21, I22, ┅, I2n, ...计算步 骤如
下:
第一步, 计算次级的功率P2. 次级功率等于次级各组功率的和, 也就
是 P2 = U21*I21 + U22*I22 + ┅ + U2n*I2n.
第二步, 计算变压器的功率P. 算出P2后. 考虑到变压器的效率是 η, 那么初级功率P1 = P2/η, η一般在0.8～0.9之间. 变压器的功率 等于初, 次级功率之和的一半, 也就
是 P = ( P1 + P2 ) / 2
第三步, 查铁心截面积Ｓ. 根据变压器功率, 由式(2.1)计算出铁 心截面积S, 并且从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择 铁心片规格和叠厚.
第四步, 确定每伏圈数N. 根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B, 由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N. 铁心的B值可以这样选取: 质量 优良的硅钢片, 取11000高斯; 一般硅钢片, 取10000高斯; 铁片, 取 7000高斯. 考率到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈数N'应该比N增加 5%～10%, 也就是N'在1.05N～1.1N之间选
取.
第五步, 初, 次级线圈的计算. 初级线圈N1 = N*U1. 次级线圈
N21= N'*U21, N22 = N'*U22, ┅, N2n = N'*U2n.
第六步, 查导线直径. 根据各线圈的电流大小和选定的电流密度, 由式(2.3)可以得到各组线圈的导线直径. 一般电源变压器的电流密度 可以选用3安/毫米?
第七步, 校核. 根据计算结果, 算出线圈每层圈数和层数, 再算出线圈的大小, 看看窗口是否放得下. 如果放不下, 可
以加大一号铁心, 如果太空, 可以减小一号铁心. 采用国家标准GEI铁心, 而且舌宽ａ和 叠厚ｂ的比在1:1～1:1.7之间, 线圈是放得下的.
各参数的计算公式如
下 : ln(S) = 0.498 * ln(P) + 0.228 ┅ (2.1)
ln(N) = -0.494 * ln(P) - 0.317 * ln(B) + 6.439 ┅ (2.2) ln(D) = 0.503 * ln(I) - 0.221 ┅ (2.3)
变量说明:
P: 变压器的功率. 单位: 瓦(W) B: 硅钢片的工作磁通密度. 单位: 高斯 (Gs)
S: 铁心的截面积. 单位: 平方厘米(cm? N: 线圈的每伏圈数. 单位: 圈每伏(N/V)
I: 使用电流. 单位: 安(A) D: 导线直径. 单位: 毫米(mm)
电源变压器简易设计(四)变压器的铁心与绕组
为减小交变磁通在铁心中所引起的涡流损耗, 铁心一般用厚为 0.35-0.5mm的硅钢片叠装而成; 并且在硅钢片两面涂以绝缘漆. 信 号变压器还采用坡莫合金作铁心. 硅钢片有热轧和冷轧两种. 热轧硅钢片的工作磁通密度一般取0.9-1.2T, 钢片常冲成"III" 形, 叠装成铁心. 绕组套在中间的铁心柱上.
冷轧硅钢片的导磁性能比热轧好, 它的工作磁通密度允许达 到1.8T, 所以铁心体积可以缩小. 它的导磁有方向性, 顺着辗轧方 向的导磁性能好, 故通常将冷轧硅钢片卷成环形铁心, 然后切成两 半C形, 将绕组分别套在铁心柱上以后, 再将两半铁心粘成整体.
变压器的绕组由原边绕组和副边绕组组成. 原边绕组接输入电 压, 副边绕组接负载. 原边绕组只有一个, 副边绕组为一个或多个. 原副边绕组套装在同一铁心柱上. 套在两个铁心柱上的原边绕组 或副边绕组可分别相互串联或并
联.
附: 变压器原副边绕组要套在同一铁心柱的原因
把原副边绕组套在同一铁心柱上时, 由于原副边绕组紧挨在一 起(间隙实际上很小, 它等于原副边绕组之间绝缘纸的厚度), 部分 漏磁通在空气中的路径大受限制, 因此漏磁通较小. 而副边绕组没 有套在原边绕组上时, 漏磁通在空气中可以自由经过, 无空间限制, 因此在同样的磁势下漏磁通就大. 将原副边绕组套在一起的合理之处即在于漏抗压降小, 对变压 器运行有利. 因为变压器副边电压是随副边电流变化而变化的, 减 小原副边的漏阻抗就可以减小电压变化. 为了使变压器副边电压比 较稳定, 总是设法减小变压器的漏抗.
如果把变压器的原副边绕组分开放置, 则漏抗将大大增加, 以 致负载变动时副边电压变化很大, 这样的变压器就不能满足使用上 的要求.
电源变压器简易设计(五)变压器的铭牌与使用
使用变压器首先要弄清并严格遵守制造厂提供的铭牌数据, 以避免因使用不当而不能充分利用, 甚至损
坏.
变压器铭牌上的主要额定数据有:
1. 额定电压U1和U2
原边额定电压U1是指原边绕组上应加的电源电压(或输入电压),副边额定输出电压U2通常是指原边加U1时副边绕组的开路电压. 使用时原边电压不允许超过额定值(一般规定电压额定值允许变化±5%).考虑有载运行时变压器有内阻抗压降, 所以副边额定输出电压U2应较负载所需的额定电压高5-10%. 对于负载是固定的电源变压器, 副边额定电压U2有时是指负载下的输出电压.
附: 输入电压不能超过额定电压的原因
变压器中主磁通和激磁电流的关系称为铁心的磁化曲线, 它是一条具有饱和特性的非线性曲线. 当主磁通小于额定电压时对应的主磁通时, 磁化曲线近似为线形; 超过此值后, 主磁通就逐渐趋向饱和. 此时, 如果再增加磁通, 即增加U1, 则电流就会急剧增加,这样变压器就会因过热而马上烧毁. 因此, 在使用变压器时, 必须
注意变压器的额定电压和电源电压要一致.
2. 额定电流I1和I2
额定电流是指变压器按规定的工作时间(长时连续工作或短时工作或间歇断续工作)运行时原副边绕组允许通过的最大电流, 是根据绝缘材料允许的温度定下来的. 由于铜耗, 电流会发热. 电流越大,发热越厉害, 温度就越高. 在额定电流下, 材料老化比较慢. 但如果实际的电流大大超过额定值, 变压器发热就很厉害, 绝缘迅速老化, 变压器的寿命就要大大缩
短.
3.额定容量S
额定容量是视在功率, 是指变压器副边额定电压和额定电流的乘积. 它不是变压器运行时允许输出的最大有功功率, 后者和负载的功率因数有关. 所以输出功率在数值上比额定容量小.
4. 额定频率
使用变压器时, 还要注意它对电源频率的要求.
因为在变压器中, 在设计变压器时, 是根据给定的电源电压等级及频率来确定匝数及磁通最大值的. 如果乱用频率, 就有可能变压器损坏. 例如一台设计用50Hz, 220V电源的变压器, 若用25Hz, 220V电源, 则磁通将要增加一倍, 由于磁路饱和, 激磁电流剧增,变压器马上烧毁. 所以在降频使用时, 电源电压必须与频率成正比
地下降. 另外, 在维持磁通不变的条件下, 也不能用到400Hz, 1600V的电源上. 此时虽不存在磁路的饱和问题, 但是升频使用时耐压和铁耗却变成了主要矛盾. 因为铁耗与频率成1.5-2次方的关系. 频率增大时, 铁耗增加很多. 由于这个原因, 一般对于铁心采用0.35mm厚的热轧硅钢片的变压器, 50Hz时的磁通密度可达0.9-1T, 而400Hz时的磁通密度只能取到0.4T. 此外变压器用的绝缘材料的耐压等级是一定的, 低压变压器允许的工作电压不超过300-500V. 所以在升频使用时, 电源电压不能与频率成正比的增加, 而只能适当地增加.
++ 电源变压器质量的简单判别法 ++
电源变压器除检查电压准确度和绝缘性能之外，还要知道它的效率、负载率、发热量等。下面介绍一种通过测定两个参素数来判别电源变压器质量的简单判别法。
1. 空载电流的测定。
变压器的空载电流是指初级接额定电压，次级完全空载测得的初级电流。这个电流与进线电压的乘积则为空载损耗，也就是指变压器的铁芯损耗。它是铁芯在交流磁场中涡流损耗和磁滞损耗之和。因而，变压器的空载电流越小，表明铁芯的质量越好，且安培匝数设计非常合理。这种情况下，一般认为空载电流相似于铁损耗，空载电流的大小，也就反映铁损的大小。小于10W的变压器空载电流约7~15mA；100W的变压器，空载电流约30~60mA之间，都认为正常。铁损较大的变压器，发热量必然大，如果是因安培匝数设计不合理，其空载电流大增，结果造成温升增大，其寿命也不会长。一般环形变压器的空载电流应低于普通插片式变压器的空载电流。
2. 铜损的测定。
变压器的铜损是指初、次级导线的直流电阻造成的损耗。因此测定铜损只需将变压器加上额定电流即可测出I2R。测试方法如下：首先将变压器的次级线圈两端直接短接（有几组要短路几组），再将变压器初级串入交流电流表，再与0~250V的交流调压器相接，并接入市电。调节调压器由0V整至使电流表读数为变压器的额定电流（如200VA的变压器，额定电流为0.9A），用万用表测出此时变压器初级的电压，将此电压乘上变压器的额定电流既为“铜损”（测量铜损时间要短，不然会损坏变压器）。由于次级的短路，变压器初级上的电压必然很低。这样，铁芯的磁通量极小，铁损也极小，可以忽略。故测出的I2R是很精确的。在这项测试中损耗越小，漆包线的电阻值也越小，这种变压器的负载率也必然大。
在正常情况下，铁损和铜损之和对500W的变压器应小于45W。随着变压器的容量减小，其损耗相应增大，因为小型变压器的铜损是大于铁损的。
从以上测定可知，变压器的开路损耗加上短路损耗越小，则变压器的质量越好，工作时温升也越低，并且有很好的负载率。这样在很短时间内，就能知道变压器的性能好坏。
变压器的漏感问题，其实大家都不用吹，就算正规专业生产厂有时也会遇到较为辣手。
漏感是由于初、次级绕组间，匝与匝之间的磁通没有完全耦合而造成。
它与：
1。初级绕组匝数；
2。初级绕组平均匝长；
3。绕组的宽度；
有关。
控制方法：
每一绕组绕制时要用专用绕线机绕制，以便将线圈绕紧；
增加排线宽度；如果中间还有内屏蔽绕组，一定将其绕紧；
另外，绕线时定位胶带不要过多过长，否则会增大线包厚度，也会增大搂感！！
晶体管电子滤波器
在很多电子电路中,特别是一些小信号放大电路,其电源往往会加入一级晶体管电子滤波器,其电路结构如图J1,设图的右边是一个与电子滤波效果一样的普通RC滤波电路,则它们有以下关系:图的左边 Uec=Ib*R1+Ueb=Ib*R1
因为Iec=β*Ib (β为晶体管的直流放大系数)
所以有Uec=(Iec/β)*R1
图的右边Uec=Rec*Iec 由于左右图互相等效所以有
Rec*Iec=(Iec/β)*R1得Rec=R1/β
两滤波器的滤波性能一般用R与C的乘积来衡量,所以有:
R1*C1=Rec*C1'=(R1/β)*C1'
C1=C1'/β
由上式可知,电子滤波器所需的电容C1比一般RC滤波器所需电容少β倍.打个比方设晶体管的直流放大系数β=100,如果用一般RC滤波器所需电容容量为1000μF,如采用电子滤波器那么电容只需要10μF就满足要求了.