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电子设计工程师认证综合知识辅导讲座（3） 第二讲 变压器与滤波器 北京工业大学 孙景琪 一、问答题答案 1. 利用电感线圈以电磁感应为原理能对交流电压电流作变换的电器 设备即称为变压器。也可以认为变压器是一个线圈由电生磁、经 磁耦合，在另一个线圈中再由磁生电的电磁变换装置。 变压器的主要作用： 变压——将高压变为所需的低电压或相反，如在直流稳压电源中， 变压器通常就是将220V的交流市电变换成所需的15V、18V—— 交流电压。 当然也有将低压变换成高压的需求。 交流——将小电流变换成大电流输出或相反 变阻——将小的负载电阻变换成（等效成）大的负载电阻或相反， 前者应用更广 2. 在同一铁心或磁心上以相同方向绕制的两个线圈的起始端或两终 端即为同名端；同理，若以相反方向绕制的两线圈，则一个线圈 的始端与另一个线圈的终端即为同名端，而它们的始端即为异名 端，其示意如图1-1，图中： 图1-1变压器的同名端 线圈L1、L2 的同名端为A与C、B与D； 线圈L1、L3 的同名端为A与F、B与E； 线圈L2、L3 的同名端为E 与D、F与C； 变压器的同名端一般用“.”或“*” 变压器的同名端电压的极性是相同的。 3.其主要是技术参数有以下几种： 1) 饿定功率 这一参数一般用于功率变换的变压器，如工频变压 器（例直流稳压电源中的变压器），开关电源中的脉冲变压器 等，功率大的变压器其体积也大，质量也大。 2）线圈绕组的匝数比 初次级绕组间的匝比与其电压之间的关系 为： U N n= 1 = 1 ——匝比与其相关的电压成正比 U N 2 2 3）效率 效率是在饿定功率负载时，变压器输出功率（负载所得 的总功率）与初级输入功率的比值，不同作用的变压器其效率各不相 同，一般在60%～95%之间，通常大功率变压器的效率要大于小功率 变压器的效率，此效率的大小与变压器的铜损及铁损直接相关。 4）频率特性 变压器在不同频率下工作有不同的特性，对于普通 的变压器由于它存在较大的分布电容，其上限截止频率较低，一般在 几十千赫兹量级（近百KHz），同时，由于成本与体积所限，其电容 也不能做得很大，故其下限截止频率也不可能很低，而传输变压器其 上限截止频率可近似千MHz； 5）体积变量 功率大的变压器其体积愈大，也愈重； 4.理想变压器有三个理想条件： 1）初次级线圈间的耦合系数k=1，即初级线圈中的所有磁力线一 2）根不少的全部耦合至次级线圈，即无漏磁性。 无铁损、铜损等任何功率损耗，即电源送到变压器初级线圈的功 率被全部送到次级绕组的负载，即变压器的效率为100%； 3）初级线圈绕组的电感量L1、L2（或匝数N1、N2）应趋于无穷大； 实际应用的变压器无法达到上述三个理想化条件，其耦合系数K1， 总有漏磁存在，铜损、铁损也是不可避免的，实际变压器的效率达到 80%～90%已是很不错的了，至于绕组的电感量由于成本、体积、重 量等指标的限制，只能尽可能大一点而已。 图1-2 5.1）RL 等效至初级后的等效电路如图1-2所示，图中未画出原初级 绕组的电感L1，因为按理想条件它是很大的，可认为它是开路的。 2）先求等效电阻R’L 1 2 100Ω R = R ( ) = =1Ω L 10 100 故得 R 1 U =U = U = 5cost(V) 1 S S R + R 2