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PCB变压器和普通变压器有什么区别?

2018年10月07日 11:28 网络整理 作者:工程师谭军 用户评论(0

  变压器
 
  变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。电路符号常用T当作编号的开头。例: T01, T201等。
 
  工作原理
 
  变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。它可以变换交流电压、电流和阻抗。最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成,如图所示。
 
  铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗,铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联系,线圈由绝缘铜线(或铝线)绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈(或原线圈),另一个线圈接用电器称为次级线圈(或副线圈)。实际的变压器是很复杂的,不可避免地存在铜损(线圈电阻发热)、铁损(铁心发热)和漏磁(经空气闭合的磁感应线)等,为了简化讨论这里只介绍理想变压器。理想变压器成立的条件是:忽略漏磁通,忽略原、副线圈的电阻,忽略铁心的损耗,忽略空载电流(副线圈开路原线圈线圈中的电流)。例如电力变压器在满载运行时(副线圈输出额定功率)即接近理想变压器情况。
 
  变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由图可知U1=-e1,U2=e2(原线圈物理量用下角标1表示,副线圈物理量用下角标2表示),其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,称变压器的变比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。
 
  进而得出:
 
  U1/U2=N1/N2
 
  在空载电流可以忽略的情况下,有I1/ I2=-N2/N1,即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比,且相位差π。
 
  进而可得
 
  I1/ I2=N2/N1
 
  理想变压器原、副线圈的功率相等P1=P2。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗,其效率为η=P2/P1。电力变压器的效率很高,可达90%以上。 [1]
 
  主要分类
 
  一般常用变压器的分类可归纳如下 [2] :
 
  1、按相数分:
 
  1)单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。
 
  2)三相变压器:用于三相系统的升、降电压。
 
  2、按冷却方式分:
 
  1)干式变压器:依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却,多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。
 
  2)油浸式变压器:依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。
 
  3、按用途分:
 
  1)电力变压器:用于输配电系统的升、降电压。
 
  2)仪用变压器:如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。
 
  3)试验变压器:能产生高压,对电气设备进行高压试验。
 
  4)特种变压器:如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。
 
  4、按绕组形式分:
 
  1)双绕组变压器:用于连接电力系统中的两个电压等级。
 
  2)三绕组变压器:一般用于电力系统区域变电站中,连接三个电压等级。
 
  3)自耦变电器:用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。
 
  5、按铁芯形式分:
 
  1)芯式变压器:用于高压的电力变压器。
 
  2)非晶合金变压器:非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料,空载电流下降约80%,是节能效果较理想的配电变压器,特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。
 
  3)壳式变压器:用于大电流的特殊变压器,如电炉变压器、电焊变压器;或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。
 
  特征参数
 
  工作频率
 
  变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频率称工作频率。
 
  额定功率
 
  在规定的频率和电压下,变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率。
 
  额定电压
 
  指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。
 
  电压比
 
  指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别。
 
  空载电流
 
  变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50Hz电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。
 
  空载损耗
 
  指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。
 
  效率
 
  指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大,效率就愈高。
 
  绝缘电阻
 
  表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关.
PCB变压器和普通变压器有什么区别?

  PCB变压器

  PCB变压器可指位于印刷电路板上的变压器,或含有多氯联苯的变压器。本文所述PCB变压器指位于印刷电路板上的变压器,而非含有多氯联苯的变压器。

  用于印刷电路板的变压器须为紧凑型,也因如此该变压器不具备复杂的冷却机制,该冷却机制有时须纳入其他变压器设计内。这些变压器通常具有针对最高温度与最低温度的额定值;在此额定值下可进行操作。只要保持在该温度范围内,则该变压器可提供可靠服务,因其为变压器,几十年可不断提供服务。

  若要了解印刷电路板变压器的工作原理,需先了解什么是印刷电路板及其工作原理。

  什么是印刷电路板?

  印刷电路板是一种以极其紧凑、简便的方式连接各类电子元件的方法。印刷电路板使用的是由层压在绝缘表面上的铜片制成的路径,而不使用标准布线。该路径被酸蚀刻到电路板上。

  配备有线设备的印刷电路板称为印刷线路板。可以发现,印刷电路板及印刷线路板均用于各种不同的电子应用中。大多数人熟悉的印刷电路板设计位于计算机内部,提供装置所需的所有各类组件,以极其紧凑装置的形式运转,生产经济、性能卓越,且使用寿命长。

  PCB的历史

  虽然大多数人可能认为印刷电路板是现代发明,但实际上这些设备的使用始于100多年前。最初的实验涉及现在仍在所用工艺的早期版本。例如,二十世纪初,托马斯•爱迪生已经致力于将亚麻纸作为一种印刷电路板。其他发明家也都致力于相同的设想,利用各种不同的材料和技术,试图在表面上蚀刻永久电路。

  第二次世界大战之前,印刷电路板已被投入使用。其被应用于炸弹的近炸引信中。像第二次世界大战期间迅速发展的大多数技术一样,印刷电路板最终使该技术进入了消费者市场。二十世纪50年代之前,已出现配备印刷电路板的消费性装置。

  用户看到的第一批印刷电路板带有电线,各组件粘附在印刷电路板上,时常通过电线从其下方进行连接。然而随着技术的发展,更为常见的是,组件仅设在印刷电路板表面。随着时间的推移,该技术已成为普遍做法。

  如今,印刷电路板具有极其复杂且强大的电子设备,耐冲击、可持久使用,且不存在与电路板上安装的实际物理电线有关的缺点。

  生产PCB的材料是什么?

  令人惊讶的是,制作印刷电路板仅需四个简单组件。用户制作印刷电路板时,仅需要铜箔、覆铜薄层压板、浸树脂布和非覆铜薄层压板。

  尽管组件简单,但生产过程相当复杂。大多数人熟悉的一部分工艺为蚀刻。蚀刻工作十分简单,且允许以可承受价批量生产印刷电路板。

  印刷电路板上不得出现可溶解铜的材料。所有保留在后方的部分均为拟纳入电路板的路径。制造商也有可能制造双面电路板并使用其他技术,使电路板更加多样。

  如今可以看到,电子设备中使用的电路板为该类技术的典型应用。多年以来,其构造方式经历了多次改变,随着技术的提高,极大提高了电路的复杂性,使其能够安装在印刷电路板上。

  业余爱好者也可以自己制作印刷电路板。可利用薄膜或激光印刷机,皆可生产所需的印刷电路板模型,移除后仅留下电路板。

  什么是PCB变压器??

  PCB变压器是专门设计用于印刷电路板的变压器。其通常为明装装置,位于电路板表面,提供可能需要的任何变压或电流变换。

  这些装置具有各种不同的性能和尺寸,确保其种类可供任何可以想象到的产品进行选择。同时也有廉价的部件,使印刷电路板以更加经济可行的方式生产电子元件。

  还有一种无芯的PCB变压器。这使得变压器的尺寸大大降低,尽管这些装置基本还处于实验阶段。但该装置的应用范围仍是巨大的。

  哪种应用使用PCB变压器?

  PCB变压器用于各种不同的应用中。在计算机硬件中,变压器可逐步将电压降低至安全水平,使其不可或缺。其还被应用于各种不同的生产过程中,及其他需要变压器的消费性装置中。与使用大型变压器相比,PCB变压器可真正节约大量资金并在设计中节省大量空间。

  谁生产PCB变压器??

  • Block

  Block是组件销售商,从业时间较长,除了出售PCB变压器外,还销售各种各样的其他产品。

  • Halo电子

  Halo电子公司总部位于加利福尼亚州的圣克拉拉,经销各类电子元件,包括适用于各类不同应用的变压器。

  • 哈蒙德

  哈蒙德电子公司位于佛罗里达州的奥兰多,是另一家受欢迎的电子元件生产商,包括PCB变压器。

  •村田电源

  为满足大小型消费者需求,村田电源在全球设有办事处,并供应各类不同电子元件。

  • Myrra

  Myrra是一家大型电子元件供应商,供应适用于工业应用及家庭有线应用的产品。

  RS

  RS生产各类电子元件,全部产品目录可登录各个网站获取。

  •夏弗纳

  夏弗纳公司专门从事于电磁兼容性产品,并向各行各业提供该产品。

  • Stancor

  Stancor公司向各类行业提供变压器,在世界范围内向行业大量供应产品。其总部位于密苏里州圣路易斯。

  什么是PCB变压器的初级额定电压?

  PCB变压器的初级额定电压为通过线芯上一次绕组的电压。其由线芯的绕组数量决定。

  什么是PCB变压器的次级额定电压?

  PCB变压器的次级额定电压为转换之后通过次级线芯的电压。这和一次绕组上的电压情况一样,由绕组数量决定。

  什么是PCB变压器的额定功率?

  变压器的额定功率为,不过载的情况下装置可处理的功率量。在极高功率变压器中,利用冷却剂,如液体和加压气流保持热量,至可接受的水平。在印刷电路板上,水平与极高功率变压器中的水平不一样高,但这些热阶可能对于装置是否能够利用印刷电路板运行绝对至关重要。

  有何安装方式?

  主要有两种方式可为印刷电路板配备变压器:明装和通孔安装。也可以直接在印刷电路板上蚀刻变压器,但这显然不需要进行任何安装。

  •明装

  明装的PCB变压器无穿透印刷电路板的销钉或其他组件。这为更紧凑的设计提供了可能。

  多年以来,明装组件已成为印刷电路板的常见零件。因其便于更紧凑的设计,所以通常优先采用这种方法,将各类电子元件安装到印刷电路板上。但情况并非总是如此,拆卸任何计算机或其他电子设备很可能表明,该装置的大部分组件已被安装至电路板表面,且无线或其他物件穿过。

  • 通孔安装

  在印刷电路板上通孔安装的变压器配有穿透电路板的连接器。这为使用多层印刷电路板和其他应用提供了可能。通常,与直接安装在表面上相比,通孔安装方法是一种印刷电路板上安装组件较不紧凑且更过时的方法。对于某些应用及特定组件而言,其仍为印刷电路板上安装的最佳方法。但您会发现,目前印刷电路板上的绝大多数变压器组件都为明装。对于旧设备,将其拆卸后可看到具有大量通孔安装组件的印刷电路板。

  什么是PCB变压器的输出量?

  输出量表示PCB变压器上可用的变压输出量。见待定变压器数据表所规定。

  PCB变压器的最大工作频率限定了什么?

  PCB变压器的最大工作频率—通常以赫兹为单位进行测量—限定最高频率,在此频率下变压器安全操作,并获得所需的输出参数。

  PCB变压器的最低工作频率限定了什么?

  PCB变压器上附有最低工作频率说明书。以较低的频率运行变压器时,可能导致不可预期的结果,并可能对组件造成实际损害。

  PCB变压器的最低温度限定了什么?

  每个电子元件都有最低工作温度。在PCB变压器上,该数值可能是相关的,因为工业设备或其他设备上安装的变压器可能在接近或低于最低温度的情况下运行。低于最低工作温度时,无法保证变压器的性能。

  PCB变压器的最高温度限定了什么?

  所有变压器产生一定程度的热量,且PCB变压器最高温度限定了最热条件,在此条件下可运行变压器。超过该值则可能导致故障、电路损坏和其他问题。因为印刷电路板变压器不具有液体冷却或其他复杂的冷却方式,工程师必须牢记最高工作温度。

  有关PCB变压器的3D CAD模型限定了什么?

  PCB变压器的3D CAD模型将限定变压器的形状、大小、输出配置和其他方面,以使其精确符合给定组件的设计。由于市场上存在很多不同的设计,因此在利用这些组件时灵活性很强,但3D CAD模型可确保所有使用的部件在产品上互相兼容。


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( 发表人:沈丹 )

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