3.3.2　变压器

（1）变压器的功能

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，在不同的应用环境下，变压器有不同的作用。

在电力系统中，变压器用于电力传输及变换；在电子线路中，变压器主要用来提升或降低交流电压，或者变换阻抗等。具体来说，变压器的功能如下：

① 用来改变交流电压，这是变压器名称的由来。

② 变压器在改变电压的同时，不改变功率（不考虑损耗时），所以在电压改变时必然使电流改变，也即改变了阻抗。所以在电子技术上，变压器用来作阻抗匹配用。

③ 放大器的级间耦合，除了阻容耦合、直接耦合外，还有变压器耦合，既能改变阻抗，又能隔除直流。只是变压器的体积大，频率特性差，现在用得很少。

④ 在振荡电路中，除了阻容、阻容移相振荡器外，更多应用的是变压器耦合振荡电路。这里变压器除了完成耦合以外，一次线圈的电感与外接电容器构成具有选频作用的谐振回路。

（2）变压器的外形特征

变压器与其他元器件在外形特征上有明显的不同，所以在线路上很容易识别。如图3-39所示为常用变压器的实物图。各种类型变压器都有它自己的外形特征。

① 变压器通常有一个外壳，有的是金属的外壳，但有些变压器没有外壳，形状也不一定是长方体。

② 变压器引脚有许多，最少有三根，多的达十多根，各引脚之间一般不能互换使用。

③ 各种类型变压器都有它自己的外形特征，例如开关电源变压器有一个明显的环形屏蔽带。

（3）变压器的种类

变压器的种类很多，它们的基本结构相近。表3-6为变压器的分类。

（4）小型变压器的结构

小型变压器主要由铁芯、骨架、绕组（一次绕组和二次绕组）、绝缘物及紧固件等组成，如图3-40所示，其解剖结构示意图如图3-41所示。

① 铁芯　铁芯的作用是构成磁路。小型电源变压器铁芯常见的有E形、E1形、C形等，如图3-42所示。E形和E1形铁芯是以硅钢片冲制而成的，而C形铁芯则是用冷轧硅钢带卷制而成的。

E形和E1形铁芯是目前使用得最多的铁芯，它的主要优点是绕组的一、二级可共用一个骨架，有较高的窗口占空系数。铁芯可对绕组形成保护外壳，使绕组不易受机械创伤。但存在着铜线多、漏感大和外来磁场干扰大的缺点。

C形铁芯的制造过程是：冷轧硅钢带卷绕成型后，经热处理、漫渍等工艺制成封闭铁芯，然后把封闭铁芯切开，形成两个C形铁芯，将线包套入后，再把一对C形铁芯拼在一起，并紧固捆扎在一起而构成变压器。C形铁芯的气隙可以做得很小，具有体积小、重量轻、材料利用率高等优点。

② 骨架　如图3-41（a）所示是变压器的塑料骨架，上下侧板间构成一个绕线槽，两个绕组都绕在这个槽内。骨架正中制有方形穿芯孔，用于插入铁芯。在骨架侧板上，预制有金属引脚，线圈绕组的端头就焊接在相应的引脚上。

骨架的结构还有两槽或更多槽形式，以便将不同绕组绕入不同槽内，加强绕组间的绝缘强度，但侧板过多会占用绕制绕组的空间。实际中，还有一种骨架两端没有侧板，需将骨架夹在模具中绕制绕组，然后浸绝缘漆烘干定型。这种骨架因没有侧板，能多绕一些线圈，缩小变压器体积。

制造骨架的材料有多种，还可用胶纸板、胶布板、胶木化纤维板、胶木板、环氧胶木板、酚醛胶木板等。

③ 绕组　绕组的作用是构成电路。小功率变压器的绕组一般都采用漆包线绕制，因为它有良好的绝缘，占用体积较小，价格也便宜。对于低压大电流的绕组，有时也采用纱包粗铜线绕制。

线圈绕制的顺序通常是一次线圈绕在线包的里面，然后再绕制二次线圈。为了避免干扰电压经变压器窜入无线电设备，在变压器的一、二级间还加有静电屏蔽层，以消除一、二级绕组间的分布电容引入的干扰电压。

为了使变压器有足够的绝缘强度，绕组各层间均垫有薄的绝缘材料，如电容器纸、黄蜡绸等。在某些需要高绝缘的场合，还可使用聚酯薄膜和聚四氟乙烯薄膜等。

为了便于散热，绕组和窗口之间应留有一定空隙，一般为1～3mm，但也不能过大，以免使变压器的损耗增大。绕组的引出线，一般采用多股绝缘软线。对于粗导线绕制的绕组，可使用线圈本身的导线作为引出线，外面再加绝缘套管。

（5）变压器的工作原理

变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件。最简单的变压器原理图如图3-43所示，当一次绕组中通有交流电压（电流）时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使二次绕组中感应出频率相同的电压（或电流）。一、二次绕组感应电动势的大小与绕组匝数成正比，故只要改变一、二次绕组的匝数，就可达到改变电压的目的，这就是变压器的基本工作原理。

（6）变压器的主要技术参数

变压器的主要技术数据一般都直接标注在变压器的铭牌上。变压器主要技术参数的含义见表3-7。

（7）中频变压器好坏的检测

① 绕组通断的检测　将万用表置于R×1挡，按照中频变压器各绕组引脚的排列规律，逐一检查各绕组的通断情况，进而判断其是否正常，如图3-44所示。

② 绝缘性能的检测　将万用表置于R×10k挡，进行以下几种状态的检测：

a.检测一次绕组与二次绕组之间的电阻值；

b.一次绕组与外壳之间的电阻值；

c.二次绕组与外壳之间的电阻值。

上述测量结果有三种情况：如果检测的阻值为无穷大，则变压器正常；如果阻值为零，则变压器有短路性故障；如果阻值小于无穷大，但大于零，则变压器有漏电性故障。

（8）电源变压器好坏检测

首先从外观上观察，看变压器是否有烧焦发黑、变形。在保险失效的情况下，损坏的变压器往往从外观上就可看出来。

① 电压法检测　在加电情况下，用万用表交流电压挡测量变压器二次侧交流电压。若测得为零，再测变压器一次侧电压若有220V电压，表明变压器有故障。

② 电阻法检测　用万用表R×100或者R×1k挡分别测量变压器一次和二次绕组的电阻值。一次绕组电阻一般在50～150Ω之间，二次绕组电阻一般小于几欧姆，如图3-45（a）所示。如果阻值过大，表明变压器有故障。

没有兆欧表的情况下也可以用万用表R×10k挡测量变压器的绝缘电阻，一支表笔接变压器外壳，另一支表笔分别接触各线圈的一根引线，如图3-45（b）所示，表针应该都不偏转。如果某次测量时表针有偏转，说明这一线圈与外壳之间绝缘不良。然后，一支表笔接一次线圈任一根引线，另一支表笔接二次线圈任一根引线，此时表针也应该不偏转，否则是一次和二次线圈之间绝缘不良。

③ 温升法检测　给变压器通电10min左右，断电后用手接触变压器外壳，如果热到手指不能接触变压器外壳程度时，说明变压器已有问题。

（9）变压器的常见故障

不同的变压器由于结构和工作状态等不同，会出现不同的故障现象和故障原因，但是变压器的基本故障现象是相同的。变压器常见故障见表3-8。

（10）故障变压器的处理

变压器损坏后，一般只能更换。但有一些故障是可以检修的。

① 部分电源变压器内有温度保险丝，如断路，则一次绕组不通，变压器不工作。对有内置温度保险的变压器，可仔细拆开绕组外的保护层，找到温度保险，直接连通温度保险的两个引脚。这可作为应急使用。

② 引线头断故障，可以重新焊好。

③ 变压器铁芯松而引起的响声故障。可以再插入几片铁芯，或将铁芯固定紧（拧紧固定螺钉）。