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变压器和电感的知识

作者:power   来源:网络   点击:    日期:2007-09-04    
变压器和电感的知识

能够产生自感、互感作用的器件均称为电感器件.电感器件是无线电设备中重要元件之一,它与电阻、电容、晶体二极管、晶体三极管等电子器件进行适当的配合,可构成各种功能的电子线路.

     由于电感器一般由线圈构成,所以又称为电感线圈.为了增加Q值、缩小体积,线圈中常用软磁性材料做成磁芯.电感器有固定电感器、可变电感器、微调电感受器、色码电感器、平面电感器、集成电感器等.

     在无线电整机中电感器主要是指各种线圈,对于与电感线圈相关的变压器、延迟线、滤波器等,在本节中将作必要说明.

     1.电感线圈电感线圈是用绝缘导线(漆包线、纱包线、***导线等)一圈紧靠一图地绕制而成.在交流电路中,线圈有阻碍交流电流通过的作用,而对稳定的直流电压却不起作用(线罪状本身直流电阻例外).所以线圈可以在交流电路中作阻流、变压、交连、负载等.当线圈和电容配合是时可作调谐、滤波、选频、分频、退耦等.

     电感线圈在电路中常用英文字母“L”表示,电感量的单位是“亨利”,简称亨,常用英文字母“H”表示;比亨小的单位为毫亨,用英文字母mH表示;更小单位为微亨,用英文字母H表示.它们之间的关系为:1H=103mH=106uH.(1)自感与互感.当交流电流通过电感线圈时,将在线圈的周围产生交变磁场,这个磁场能穿过线圈,并且在线圈中产生感应电动势.自感电动势的大小与磁通量的线圈的特性有磁,这种特性用自感系数来表示.电感受.电感受量是表示电感数值大小的量,一般称之为电感.

     电感线圈的自感工作原理:线圈(电感)中的自感电动势的方向将要阻碍原磁场的变化,这是因为原有的磁场是线圈中的电流产生的,自感受电动热阻碍通过线圈的电流发生变化,这种阻碍作用就是电感的感抗,其单位欧姆().感抗的大小与线圈的电流感量的大小和通过电感线圈的交流频率有关,电感量越大,他所形成的感抗也就越大.同一电感量下,交流电流的频率越高,感抗也就越大.它们的关系可下列公式说明:XL=2fL式中XL——感抗;f——电流的频率;L ——电感量.

     电感线圈的互感工作原理:在通过交流的电感线圈的交变磁场中,放置另一个电感线圈,交变磁场中的磁力线将穿过这个线圈,并且在该线圈中产生感应电动势,我们将这种现象称之为互感.一般将原电线称为初级圈的互感量有关,初、次级线圈之间的相互作用称为耦合(系数).耦合系数与两线圈的位置、方式、有无磁芯等因素有关.两线圈的是感量与两线圈之间的耦合系数有关,电感线圈的互感原理也就是常见的变压器原理.

   (2)电感线圈的作用.电感的作用如下两点:

       1)阻流作用:线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗.主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈.

       2)调谐与选频作用:电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路.即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等,则回路的感抗与容抗也相等,于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡,这就是LC回路的谐振现象.谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反向,因此回路总电流的感抗最小,电流量最大(指 f=f0的交流信号),所以LC谐振电路具有选择频率的作用,能将某一频率f的交流信号选择出来.

   (3)电感线圈的检测.电感线圈的检测一般要借助于专用的电子仪器,在不具备专用仪器时,可用万用表对电感受线圈进行检测(只能在致上判断其好坏).

    电感线圈的直流电阻值一般很小,大约为零点几欧到几欧左右,低频线圈的直流电阻最多也只有几百欧至几千欧.当被测线圈电阻为无穷大时,说明线圈内部或引出端已开路.测量过程中还应注意线圈与外电路断开,以避免外电路对线圈的并联形成错误判断.更换新电感线圈时,应注意更换的电感数值相接近.至于局部短路,往往是不能检测出来的,在检修的过程中,只能用代换法.
  
    在使用线圈时应注意不要随意改变线圈的形状、大小、方向及线圈间的距离,否则会影响线圈原有的电感量,特别是更换高频线圈时更应注意.

   2.变压器变压器是电子线路中广泛应用的一种无源器件,利用线圈之间的互感作用,可以对交流(或信号)进行电压变换、电流变换、阻抗变换,可以传递信号,阻隔直流等.变压器一般由线圈、铁(磁)芯和骨架等几部分组成,在电子线路中常用英文字母“T”或“B”表示.

    变压器在电路中的主要作用是进行输入与输出之间的电压和阻抗的变换,其基本工作原理是:当给变压器初级线圈加上一个交变压U1时,在线圈中则产生交变电流 I1.由于交变电流I1的作用,在初级线圈中则产生变磁场.于是,在磁芯中产生交变的磁感受应强度和交变的磙.由于磁芯的作用,磁通必须经过变压器的次级线圈,结果在次级线圈中产生互感电动势U2.若初级线圈的匝数为N1,次级线圈的匝数为N2,则有U1/U2=N1/N2=n.当N1大于N2时,n大于 1,则U1大于U2,输出电压小于输入电压.当N1大于N2时,n小于1时,则U1小于U2,输出电压大于输入电压.
  
    变压器的种类繁多,根据其用途可分为低频变压器、中频变压器、高频变压器等多种.按其磁芯又可分为铁芯变压器、磁芯(铁氧体)变压器与空心变压器等几种.

    变压器的主要技术参数有:额定功率:指的是在额定的频率的电压下,变压器能长期工作而不超过额定的温升的输出功率.额定功率中会有部分无功功率(因变压器自身损耗电量为铜损),所以其单位用伏安(VA)表示,而不用瓦(W)表示.

    匝数比:变压器初级绕组的匝数(N1)与次级绕组的匝数(N2)之比称为匝数比(n),即n=N1/N2.在一般情况下,它就是输入电压与输出电压之比,所以匝数比又可称为变压比.

    工作效率:是指变压器次级输出的电功率与功放输入电功率比值的百分数,即:工作效率=输出功率/输入功率*100%工作效率一般是指开磁稳压电源等大功率的工作部分,而中频、高频变压器一般是不考虑工作效率的.

    频带宽度:当输入电压不稳定时,其输出电压会随着频率变化而变化.在中间频带处,输出电压与输入电压基本上相符合,即符合变压器的初、次级匝数比的关系.当频率的输出电压为U0,所对应的高、低两频率之差,称为该变压器的频带宽度.

    温升:变压器的温升主要是对电源并联变压器而言,它是指变压器在通电源后,其温度上升到稳定值进,这时变压器温度高出周围环境温度的数值,因此要求变压器的温升越小越好.

    绝缘电阻:理想中的变压器的各组绕组之间及与铁芯之间,在电气理论中是绝缘要求.绝缘电阻是施加电压与产生的电流之比:绝缘电阻/M=施加电压V/产生漏电流A如果电源变压器的绝缘电阻过低,就可能现初、次级之间短路或与外壳适中现象,造成电路工作异常.

    漏意感:变压器初级线圈中的电流产生的磁通并不是全部通过次级线圈,把通过次级线圈的这部分磁通称为漏磁通.漏磁通产生的电感,简称漏感.漏感的存在不仅影响变压器的效率及其性能,还会影响变压器周围的电路工作,因此变压器的漏感要求越小越好.

    变压器除了上述技术参数之外,同时还具有一些特殊要求(对不同用途变压器而言),例如开关稳压电源变压器在具备上述要求外,同时还应具备有空载电流等技术要求.

   (1)开关稳压电源变压器.开磁稳压电源变压器主要有标准型和高腰型两种,这也是人外表形态特征来来进行曲的一种区别方法.

    高腰型变压器的腰径部分细而高,因此具有以下优点:绕线空间充足,便于高要求的绝缘制作:输出功率大,比标准型开磁稳压电源变压器提高30%左右,并且在它的腰部包有一层1cm左右宽度的铜箔,作为磁屏蔽层,以充分减少漏磁,提高变压器的使用性能:由于它的腰径较高,因此重心较高,所以能方便并牢固地直接焊接在电路印制板上;另外腰径高,以便其底部面积减小,也便于其他元器件的安装与调试.

    开关稳压电源变压器主要包括以下三个方面:

  

  (1)存储能量并进行初、次级之间的能量转换.工作时,它先将电源提供的磁能存储在变压器中,然后再将磁能转换为电能提供给负载电路.

  (2)使自激振荡电路起振,以保证开关稳压电源电路正常工作.

  (3)将电网提供的固定交流电压,经过交换,提供负载电路所需的各种不同的稳定直流电压,并使负载电路与电网之间实现隔离.

   2)开关稳压电源变压器的检测:开关稳压电源在使用过程中的故障主要表现为短路、漏电或开路几个方面.短路故障又可分为各绕组与外壳之间短路等各种不同现象.

    对于短路现象,可用万用表电阻档进行测量.由于各绕组在正常时的电阻值很大,用普通万用表电阻R*10K档测量应为无穷大.如果电阻值小、较小或为零,则说明被测开磁稳压电源变压器绝缘不好,有漏电或短路(击穿)故障.

   对于绕组的匝间短路现象,由于各绕组电阻值均比较小,用万用表是很难判断的,通常采用代换方法进行判别.

   对于变压器线圈的开路现象,只要用万用表的欧姆档,测量同一绕组的两端引脚.如果发现电阻值很大或时大时小,则说明被测线圈有断路或接触不良现象;如果电阻值很小,则说明被测线圈基本上是正常的.

   在必要情况下,还应对变压器的绝缘电阻进行测量.由于电源变压器的初、次线圈之间及与铁芯之间,应具有承受1000V的交流电压在1min之同偿被击穿的绝缘性能,测量时用万用表电阻R*10K档,绝缘电阻应在100M以上(测量应注意外电路对电阻值的影响).

  (2)中频变压器.中频变压器简称中周,其结构与电源变压器是不同的,工作频率高达465KHz经上,实际上好属于高频范围,为了避免外界的电磁干扰,中频变压器均固定在金属屏蔽壳内.

   中频变压器除了利用初、次级线圈之间匝数比进行阻抗变换外,同时还应用初级线圈(带可调节磁芯,在中周外顶部开槽,用小螺丝刀调节,可以改变初级线圈的电感量)的L与底部固定电容C构成一个CL谐振回路,所以中频变压器同时还具有选频作用.例如,我国广播收音机的中频频率为465KHz,电视机的图像中放频率为38.0MHz,第二伴音放中放频率为6.5MHz.中频变压器配合一定的电容,就能调谐上述频率,并且能在上述频率附近进行一不定期的调整.

(3)行输出变压器.行输出变压器(FBT)是一种一体化多级一次升压结构的脉冲功率变压器,它是电视机的第二电源.因此行输出变压器性能的好坏,直接关系到电视机的工作可靠性及安全性,是电视机中十分重要的元器件之一.

    尽管各种行输出变压器存在着差异,但都具有共同的特点.其中最重要的是体现在将聚焦极、加速成极电位器与变压器封装在一起,而且在选票和制造上都非常讲究,结构紧密、体积小、质量轻、方便耐用等(下面以彩色电视机行输出变压器为例).

  1)行输出变压器的作用:



(1)为行输出管工作提供直流偏置电路,并通过行输出的开关作用,将开关稳压电源向行输出级提供的直流功率转换到次级,再由次级产生电视机部分电路所需要的工作电源使电视机处于正常工作状态.

(2)由低压绕组将反向逆程脉冲电压整流滤波后,产生各种不同的低电压,经稳压成直流电压后,作为电视机的整个低压的工作电源电压.

(3)由灯丝绕组产生的有效的交流6.3V电压(峰峰值为28Vp-p左右的正向逆程脉冲电压),作为电视机的灯丝工作电源电压.

(4)由视放绕组产生的逆程脉冲电压,经滤波后,形成约为几千伏的直流电压,并叠加开关稳压电源电路输出的+B(主电压),得到约为200V左右的提升直流电压,为电视机的末级视放电路提供工作电源电压.

(5)由次级高压绕组将行输出级的逆程脉冲电压,经内部整流滤波后叠加,形成20~24KV以上的直流电压,供给显象管的高夺阳极.同时,该电压的一部分,经聚焦变压器及加速极电位调节后得到不同的聚集电压及加速电压.

(6)由触发绕组将行输出级的15625Hz行频脉冲信号送到开关稳压电源电路,用以控制同步(它激式)开关稳压电源电路的振荡频率,使之与行频保持同步.值得注意的是,该绕组在非同频式开关稳压电源电路中一般为空脚.

(7)由场电源绕组产生的电源电压送到场输出级,以供给其所需要的电源,使场输出级,以供给其所需要的电源,使场扫描电路能正常工作.

    另外,行输出为同时还向亮度通道电路、色度电路、微处理系统等电路提供相关的消稳脉冲信号.

  2)行输出变压器的检测:行输出变压器的工作状态是处于一种高电压、大负载下的器件,同时该器件又是电视机的核心部分之一.因此,其故障率比较大.它的主要故障现象是造成无光栅、行幅窄等.形成故障的原因是高压打火、绕组之间匝刘短路,造成行电流过大.

    由于行输出变压器各绕组的电阻值小,一般只有零点几欧到几欧之间,除各线圈绕组之间击穿和短路,可以用万用表欧姆档测量其电阻值的方法来判断外,而在同一绕组匝间短路用电阻档是很难判断出来的,一般需要用专门测量仪器才能判断.在没有专用仪器,可采用其他检测方法或者使用代换法.代换行输出变压器.

    检测行输出变压器的方法主要有以下几种:直观检查判断法:对于行输出变压器内部绕组故障进行直观检查时,有进可以观察到行输出变压器表面有气泡、凸起、钏孔等现象.对于这些故障,在开机一段时间后关机,再用手触摸变压器的四周表面,手感到有明显的发烫现象,说明行输出变压器已有故障,应予更换.

    行输出管窗帘载测量法:使用24号医用空心针头,将行输出管停电极从电路上断开,用电流表测量行输出的停电极电流,在正常时,行输出管的集电级电流约为35~75mA左右.如果测量值与正常值相差太多时,则可断定被测的行输出变压器损坏.

  3.偏转线圈偏转线圈是电磁现象是一种综合体现,同时也是显像管的主要附件之一.对于自会聚晶体管来说,它是由晶体管产生厂家制造时成套配备提供的.

(1)偏转线圈的结构与特点.偏转线圈是使荧光屏产生光栅发亮,避免电子枪发射的电子束射在荧光屏上的一个固定点,而形成一个光(亮)点.行、场偏转线圈是套装在晶体管的管颈与锥体的顶部,并由电视机行、场扫描输出电路提供行、场锯齿波扫描电流.这时在偏转线圈以及相应的管颈内部空间上,便产生两个相互垂直的,按行、场频率的偏转磁场.当电子枪发射的电子束穿过这一磁场空间时,在偏转磁场的作用下便产生位移,使电子束按从左至右、从上至下的扫描顺序,依次连续射向荧光屏上便产生了满足幅光栅.集团工作示意图如图2-25所示.

    由于偏转线圈是电视机行、场扫描输出电路的主要负载,随着电视机行、场输出电路形式的不断变化,以及晶体管尺寸不同的规格和设计上不同的改进,要法语偏转线圈在性能上和制造工艺上与之相适应,因而彩色电视机偏转线圈的规格型号也不断增多.但不管哪一种系列型号的偏转线圈,它的外观形态及实物却都是相似的,如图2-26所示,其结构也基本相同.它们都由水平(行)偏转线圈垂直(场)偏转线圈组成.行线圈绕阻呈现马鞍形绕制,场院线圈绕组呈现环形绕制.每组线圈都分别由两个完全相同的绕组串联或并联而成.偏转线圈的主要电气参数之一是电感和直流电阻值,不论是哪一种系列型号的偏转线圈,这两项参数中场偏转线圈的均高于行偏转线圈的.

(2)偏转线圈的检测:1)偏转线圈开路检测:当偏转线圈出现开路时,其故障表现在屏幕显示方面,主要特征是水平一条亮线.水平一条亮线说明场偏转线圈开路,垂直一条亮线说明行偏转线圈开路.这时,可拔下偏转线圈插头,用万用表电阻R*1或R*10档测量行或场偏转线圈的电阻值.正常时,行偏转线圈的阻值应很小,一般只有几欧姆左右,场偏转线圈的阻值稍高,一般为几十欧左右.如发现测量阻值很大或无穷大,说明被测量偏转线圈开路.

2)偏转线圈短路检测:偏转线圈短路故障现象,主要体现在屏幕显示方面,其特征是无光,或只有一条1cm左右宽度的水平窄亮带,或一条1cm左右宽度竖直窄亮带.这场偏转线圈短路时表现了一条水平窄亮带,行偏转线圈短路时表现出一条竖直窄亮带.这时,其声电流或行电流较大,当短路严重时,用手触摸偏转线圈有发热感,屏幕显示无光.

    偏转线圈短路可分为绕阻之短路和同绕组各匝之间短路两上方面.

    当偏转线圈绕组之间击穿短路时,可拔掉偏转线圈插头,用万用表电阻R*1K档测量行线圈与场线圈之间的电阻值,正常时应为无穷大,若测得的阻值读数较小或为零,说明两线圈绕组击穿短路.

    当行偏转线圈各匝之间击穿短路时,由于其本身的正常阻值很小,用万用表欧姆档难以测量判断,需采用其他方法进行检查,如行电流检测法则是其中的检查方法之一.具体方法是:将万用表拔至直流电流档,然后串拉姑行输出管集电极供电电路上,在插上和拔掉行偏转线圈插头的情况下,开机分别测量行电流.如当拔掉行偏转线圈插头时,行电流读数减小较大,从非正常值下降至正常值以内,在与行偏转线圈串接“S”样正电容正常的情况下,则可断安行偏转线圈有击穿短路现象.

    当场偏转线圈各匝之间击穿短路时,可在拨下场偏转线圈插头的情况下,用万用表欧姆的直流电阻值,正常时应为10~60之间(具体情况须根据不同型号的偏转线圈而定),若测量时发现阻值与正常值不符,偏小很多,也可判断为场偏线圈各匝之间击穿短路现象.

4.电感器应用实例电感器利用自感受的原理广泛应用于无线电设备中 
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