3.3.2　變壓器

（1）變壓器的功能

變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，在不同的應用環境下，變壓器有不同的作用。

在電力系統中，變壓器用于電力傳輸及變換；在電子線路中，變壓器主要用來提升或降低交流電壓，或者變換阻抗等。具體來說，變壓器的功能如下：

① 用來改變交流電壓，這是變壓器名稱的由來。

② 變壓器在改變電壓的同時，不改變功率（不考慮損耗時），所以在電壓改變時必然使電流改變，也即改變了阻抗。所以在電子技術上，變壓器用來作阻抗匹配用。

③ 放大器的級間耦合，除了阻容耦合、直接耦合外，還有變壓器耦合，既能改變阻抗，又能隔除直流。只是變壓器的體積大，頻率特性差，現在用得很少。

④ 在振蕩電路中，除了阻容、阻容移相振蕩器外，更多應用的是變壓器耦合振蕩電路。這里變壓器除了完成耦合以外，一次線圈的電感與外接電容器構成具有選頻作用的諧振回路。

（2）變壓器的外形特征

變壓器與其他元器件在外形特征上有明顯的不同，所以在線路上很容易識別。如圖3-39所示為常用變壓器的實物圖。各種類型變壓器都有它自己的外形特征。

① 變壓器通常有一個外殼，有的是金屬的外殼，但有些變壓器沒有外殼，形狀也不一定是長方體。

② 變壓器引腳有許多，最少有三根，多的達十多根，各引腳之間一般不能互換使用。

③ 各種類型變壓器都有它自己的外形特征，例如開關電源變壓器有一個明顯的環形屏蔽帶。

（3）變壓器的種類

變壓器的種類很多，它們的基本結構相近。表3-6為變壓器的分類。

（4）小型變壓器的結構

小型變壓器主要由鐵芯、骨架、繞組（一次繞組和二次繞組）、絕緣物及緊固件等組成，如圖3-40所示，其解剖結構示意圖如圖3-41所示。

① 鐵芯　鐵芯的作用是構成磁路。小型電源變壓器鐵芯常見的有E形、E1形、C形等，如圖3-42所示。E形和E1形鐵芯是以硅鋼片沖制而成的，而C形鐵芯則是用冷軋硅鋼帶卷制而成的。

E形和E1形鐵芯是目前使用得最多的鐵芯，它的主要優點是繞組的一、二級可共用一個骨架，有較高的窗口占空系數。鐵芯可對繞組形成保護外殼，使繞組不易受機械創傷。但存在著銅線多、漏感大和外來磁場干擾大的缺點。

C形鐵芯的制造過程是：冷軋硅鋼帶卷繞成型后，經熱處理、漫漬等工藝制成封閉鐵芯，然后把封閉鐵芯切開，形成兩個C形鐵芯，將線包套入后，再把一對C形鐵芯拼在一起，并緊固捆扎在一起而構成變壓器。C形鐵芯的氣隙可以做得很小，具有體積小、重量輕、材料利用率高等優點。

② 骨架　如圖3-41（a）所示是變壓器的塑料骨架，上下側板間構成一個繞線槽，兩個繞組都繞在這個槽內。骨架正中制有方形穿芯孔，用于插入鐵芯。在骨架側板上，預制有金屬引腳，線圈繞組的端頭就焊接在相應的引腳上。

骨架的結構還有兩槽或更多槽形式，以便將不同繞組繞入不同槽內，加強繞組間的絕緣強度，但側板過多會占用繞制繞組的空間。實際中，還有一種骨架兩端沒有側板，需將骨架夾在模具中繞制繞組，然后浸絕緣漆烘干定型。這種骨架因沒有側板，能多繞一些線圈，縮小變壓器體積。

制造骨架的材料有多種，還可用膠紙板、膠布板、膠木化纖維板、膠木板、環氧膠木板、酚醛膠木板等。

③ 繞組　繞組的作用是構成電路。小功率變壓器的繞組一般都采用漆包線繞制，因為它有良好的絕緣，占用體積較小，價格也便宜。對于低壓大電流的繞組，有時也采用紗包粗銅線繞制。

線圈繞制的順序通常是一次線圈繞在線包的里面，然后再繞制二次線圈。為了避免干擾電壓經變壓器竄入無線電設備，在變壓器的一、二級間還加有靜電屏蔽層，以消除一、二級繞組間的分布電容引入的干擾電壓。

為了使變壓器有足夠的絕緣強度，繞組各層間均墊有薄的絕緣材料，如電容器紙、黃蠟綢等。在某些需要高絕緣的場合，還可使用聚酯薄膜和聚四氟乙烯薄膜等。

為了便于散熱，繞組和窗口之間應留有一定空隙，一般為1～3mm，但也不能過大，以免使變壓器的損耗增大。繞組的引出線，一般采用多股絕緣軟線。對于粗導線繞制的繞組，可使用線圈本身的導線作為引出線，外面再加絕緣套管。

（5）變壓器的工作原理

變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件。最簡單的變壓器原理圖如圖3-43所示，當一次繞組中通有交流電壓（電流）時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使二次繞組中感應出頻率相同的電壓（或電流）。一、二次繞組感應電動勢的大小與繞組匝數成正比，故只要改變一、二次繞組的匝數，就可達到改變電壓的目的，這就是變壓器的基本工作原理。

（6）變壓器的主要技術參數

變壓器的主要技術數據一般都直接標注在變壓器的銘牌上。變壓器主要技術參數的含義見表3-7。

（7）中頻變壓器好壞的檢測

① 繞組通斷的檢測　將萬用表置于R×1擋，按照中頻變壓器各繞組引腳的排列規律，逐一檢查各繞組的通斷情況，進而判斷其是否正常，如圖3-44所示。

② 絕緣性能的檢測　將萬用表置于R×10k擋，進行以下幾種狀態的檢測：

a.檢測一次繞組與二次繞組之間的電阻值；

b.一次繞組與外殼之間的電阻值；

c.二次繞組與外殼之間的電阻值。

上述測量結果有三種情況：如果檢測的阻值為無窮大，則變壓器正常；如果阻值為零，則變壓器有短路性故障；如果阻值小于無窮大，但大于零，則變壓器有漏電性故障。

（8）電源變壓器好壞檢測

首先從外觀上觀察，看變壓器是否有燒焦發黑、變形。在保險失效的情況下，損壞的變壓器往往從外觀上就可看出來。

① 電壓法檢測　在加電情況下，用萬用表交流電壓擋測量變壓器二次側交流電壓。若測得為零，再測變壓器一次側電壓若有220V電壓，表明變壓器有故障。

② 電阻法檢測　用萬用表R×100或者R×1k擋分別測量變壓器一次和二次繞組的電阻值。一次繞組電阻一般在50～150Ω之間，二次繞組電阻一般小于幾歐姆，如圖3-45（a）所示。如果阻值過大，表明變壓器有故障。

沒有兆歐表的情況下也可以用萬用表R×10k擋測量變壓器的絕緣電阻，一支表筆接變壓器外殼，另一支表筆分別接觸各線圈的一根引線，如圖3-45（b）所示，表針應該都不偏轉。如果某次測量時表針有偏轉，說明這一線圈與外殼之間絕緣不良。然后，一支表筆接一次線圈任一根引線，另一支表筆接二次線圈任一根引線，此時表針也應該不偏轉，否則是一次和二次線圈之間絕緣不良。

③ 溫升法檢測　給變壓器通電10min左右，斷電后用手接觸變壓器外殼，如果熱到手指不能接觸變壓器外殼程度時，說明變壓器已有問題。

（9）變壓器的常見故障

不同的變壓器由于結構和工作狀態等不同，會出現不同的故障現象和故障原因，但是變壓器的基本故障現象是相同的。變壓器常見故障見表3-8。

（10）故障變壓器的處理

變壓器損壞后，一般只能更換。但有一些故障是可以檢修的。

① 部分電源變壓器內有溫度保險絲，如斷路，則一次繞組不通，變壓器不工作。對有內置溫度保險的變壓器，可仔細拆開繞組外的保護層，找到溫度保險，直接連通溫度保險的兩個引腳。這可作為應急使用。

② 引線頭斷故障，可以重新焊好。

③ 變壓器鐵芯松而引起的響聲故障?？梢栽俨迦霂灼F芯，或將鐵芯固定緊（擰緊固定螺釘）。