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低頻變壓器用來傳輸信號電壓和信號功率,還可實現(xiàn)電路之間的阻抗匹配,對直流電具有隔離作用。低頻變壓器又可分為音頻變壓器和電源變壓器兩種;音頻變壓器又分為級間耦合變壓器、輸人變壓器和輸出變壓器,其外形均與電源變壓器相似。音頻變壓器的主要作用是實現(xiàn)阻抗變換、耦合信號以及將信號倒相等。因為只有在電路阻抗匹配的情況下,音頻信號的傳輸損耗及其失真才能降到小。
(a)級間耦合變壓器。級間耦合變壓器用在兩級音頻放大電路之間,作為耦合元件,將前級放大電路的輸出信號傳送至后一級,并做適當(dāng)?shù)淖杩棺儞Q。
(b)輸入變壓器。在早期的半導(dǎo)體收音機中,音頻推動級和功率放大級之間使用的變壓器為輸人變壓器,起信號耦合、傳輸作用,也稱為推動變壓器。
輸人變壓器有單端輸人式和推挽輸入式。若推動電路為單端電路,則輸人變壓器為單端輸人式;若推動電路為推挽電路,則輸入變壓器為推挽輸入式。
(c)輸出變壓器。輸出變壓器接在功率放大器的輸出電路與揚聲器之間,主要起信號傳輸和阻抗匹配的作用。輸出變壓器也分為單端輸出變壓器和推挽輸出變壓器兩種。
(d)電源變壓器。電源變壓器的作用是將50Hz、220V交流電壓升高或降低,變成所需的各種交流電壓。按其變換電壓的形式,可分為升壓變壓器、降壓變壓器和隔離變壓器等;按其形狀構(gòu)造,可分為長方體或環(huán)形(俗稱環(huán)牛)等。
變壓器的優(yōu)化設(shè)計是目前國內(nèi)變壓器制造行業(yè)所面臨的重點問題。變壓器的優(yōu)化設(shè)計可以從兩個方面進行;①控制降低變壓器制造的初始制造成本;②對變壓器的繞組、空載損耗、負(fù)載損耗等各項性能進行優(yōu)化設(shè)計。空載損耗是變壓器的一個重要性能指標(biāo),是指變壓器一次繞組施加額定頻率額定電壓時,二次繞組空載所消耗的功率。主要包括三部分內(nèi)容:一次繞組所產(chǎn)生的銅耗、變壓器鐵芯的勵磁損耗和渦流損耗。因為空載電流值比較小,一般情況下占額定電流值的5%左右,可以忽略不計,所以在理論情況下變壓器空載損耗數(shù)值等同于鐵芯損耗數(shù)值。
變壓器的優(yōu)化設(shè)計首先要考慮電磁優(yōu)化設(shè)計,指在滿足原有約束條件的基礎(chǔ)上, 尋找 設(shè)計變量使得制造變壓器所需的經(jīng)濟指標(biāo)小。電磁優(yōu)化設(shè)計的兩個關(guān)鍵因素是磁通密度和電流密度,這兩個因素直接影響到變壓器的電磁力大小和材料消耗的多少; 當(dāng)磁通密度較大時,則需要的匝數(shù)較少,也就是需要的銅消耗量較少,這也從根本上控制減少了變壓器制造的初始經(jīng)濟成本。目前國內(nèi)的變壓器空載損耗數(shù)值和負(fù)載損耗數(shù)值的確定一般是通過空載、短路試驗在離線狀態(tài)下測量得出的,這種方法浪費了大量的人力和財力,而且使供電中斷。對變壓器進行優(yōu)化設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)對空載損耗和短路損耗數(shù)值實行在線測量,這樣既可滿足數(shù)值確定的要求,還能減少測量成本的投入。
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