常用元器件的识别与检测
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第3章 电感的识别与检测

电感器,简称电感,是将电能转换为磁能并存储起来的元件,在电子系统和电子设备中必不可少。其基本特性如下:通低频、阻高频;通直流、阻交流。电感在电路中主要用于耦合、滤波、缓冲、反馈、阻抗匹配、振荡、定时、移相等。

3.1 电感的分类

电感总体上可以分为两大类:一类是自感线圈或变压器;另一类是互感变压器。

3.1.1 电感线圈的外形及特点

电感线圈有小型固定电感线圈、空芯线圈、扼流圈、可变电感线圈、微调电感线圈等。

1. 小型固定电感线圈

小型固定电感线圈是将线圈绕制在软磁铁氧体的基础上,再用环氧树脂或塑料封装制作而成。小型固定电感线圈外形结构主要有立式和卧式两种。小型固定电感线圈的电感量较小,一般为0.1~100μH,工作频率为10kHz ~200MHz。其特点是体积小、质量轻、结构牢固和安装方便。各种常见小型固定电感线圈外形如图3.1所示。

2. 空芯线圈

空芯线圈是用导线直接绕制在骨架上而制成。线圈内没有磁芯或铁芯,通常线圈绕的匝数较少,电感量小,常用在高频电路中,如电视机的高频调谐器。常见空芯线圈外形如图3.2所示。

图3.1 常见小型固定电感线圈外形

图3.2 常见空芯线圈外形

3. 扼流圈

扼流圈常有低频扼流圈和高频扼流圈两大类。

(1)低频扼流圈

低频扼流圈又称滤波线圈,一般由铁芯和绕组等构成。低频扼流圈常与电容组成电源滤波电路,以滤除整流后残存的交流成分,通常使用硅钢片或铁芯为磁芯,体积和质量较大。常见的低频扼流圈外形如图3.3所示。

图3.3 常见低频扼流圈外形

(2)高频扼流圈

高频扼流圈用在高频电路中,阻碍高频信号的通过。在电路中,高频扼流圈常与电容串联组成滤波电路,起到分开高频和低频信号的作用;电感量较小,一般为2.5~10mH,通常使用铁氧体为磁芯。常见的高频扼流圈外形如图3.4所示。

图3.4 常见高频扼流圈外形

4. 可变电感线圈

可变电感线圈通过调节磁芯在线圈内的位置来改变电感量。常见的可变电感线圈外形如图3.5所示。

图3.5 常见可变电感线圈外形

5. 印刷电感器

印刷电感器又称微带线,常用在高频电子设备中,它是由印制电路板上一段特殊形状的铜箔构成。印刷电感器一般有两个作用:一是对高频信号进行有效传输;二是与其他元件构成匹配网络,使信号输出端与负载能很好匹配。印制电路板上常见的印刷电感器外形如图3.6所示。

图3.6 印制电路板上常见的印刷电感器外形

3.1.2 变压器的外形及特点

1. 变压器的分类

变压器按工作频率可分为低频变压器、中频变压器和高频变压器。

变压器按磁芯材料不同,可分为高频、低频和整体磁芯三种。

高频磁芯是铁粉磁芯,主要用于高频变压器,具有高导磁率的特性,使用频率一般在1~200 kHz。低频磁芯是硅钢片,磁通密度一般在6000~16000,主要用于低频变压器;根据硅钢片的形状不同可分为EI(壳型、日型)、UI、口型和C型,几种常见的硅钢片形状如图3.7所示。

图3.7 几种常见的硅钢片形状

整体磁芯分为三种类型,即环形磁芯(T CORE)、棒状铁芯(R CORE)和鼓形铁芯(DR CORE),这三种磁芯的外形如图3.8所示。

图3.8 三种整体磁芯外形

2. 低频变压器

低频变压器用来传输信号电压和信号功率,还可实现电路之间的阻抗匹配,对直流电具有隔离作用。低频变压器又可分为音频变压器和电源变压器两种;音频变压器又分为级间耦合变压器、输入变压器和输出变压器,其外形均与电源变压器相似。

音频变压器的主要作用是实现阻抗变换、耦合信号以及将信号倒相等。因为只有在电路阻抗匹配的情况下,音频信号的传输损耗及其失真才能降到最小。

(1)级间耦合变压器。级间耦合变压器用在两级音频放大电路之间,作为耦合元件,将前级放大电路的输出信号传送至后一级,并做适当的阻抗变换。

(2)输入变压器。在早期的半导体收音机中,音频推动级和功率放大级之间使用的变压器为输入变压器,起信号耦合、传输作用,也称为推动变压器。

输入变压器有单端输入式和推挽输入式。若推动电路为单端电路,则输入变压器为单端输入式;若推动电路为推挽电路,则输入变压器为推挽输入式。

(3)输出变压器。输出变压器接在功率放大器的输出电路与扬声器之间,主要起信号传输和阻抗匹配的作用。输出变压器也分为单端输出变压器和推挽输出变压器两种。

(4)电源变压器。电源变压器的作用是将50Hz、220V交流电压升高或降低,变成所需的各种交流电压。按其变换电压的形式,可分为升压变压器、降压变压器和隔离变压器等;按其形状构造,可分为长方体或环形(俗称环牛)等。

常见的低频变压器外形如图3.9所示。

图3.9 常见低频变压器外形

升压变压器的一次(初级)绕组较二次(次级)绕组的圈数(匝数)少,而降压变压器的一次绕组较二次绕组的圈数多。稳压电源和各种家电产品中使用的变压器均属于降压电源变压器。

电源变压器有“E”型电源变压器、“C”型电源变压器和环型电源变压器之分。

①“E”型电源变压器。“E”型电源变压器的铁芯用硅钢片交叠而成。其缺点是磁路中的气隙较大,效率较低,工作时电噪声较大,优点是成本低廉。

②“C”型电源变压器。“C”型电源变压器的铁芯由两块形状相同的“C”型铁芯(由冷轧硅钢带制成)组合而成,与“E”型电源变压器相比,其磁路中气隙较小,性能有所提高。

③ 环型电源变压器。环型电源变压器的铁芯由冷轧硅钢带卷绕而成,磁路中无气隙,漏磁极小,工作时电噪声较小。

3. 中频变压器

中频变压器俗称中周,是超外差式收音机和电视机中的重要组件。中周的磁芯是用具有高频或低频特性的磁性材料制成,低频磁芯用于调幅收音机,高频磁芯用于电视机和调频收音机。中频变压器属于可调磁芯变压器,由屏蔽外壳、磁帽(或磁芯)、尼龙支架、“工”字磁芯和引脚架等组成,如图3.10(b)所示。调节其磁芯,改变线圈的电感量,即可改变中频信号的灵敏度、选择性及通频带。不同规格、不同型号的中频变压器不能直接互换使用。常见中频变压器外形如图3.10所示。

4. 高频变压器

高频变压器可分为耦合线圈和调谐线圈两大类。耦合线圈的主要作用是连接两部分电路的信号传输,即前级信号通过它送至后级电路;调谐线圈与电容可组成串并联谐振回路,用于选频电路等。天线线圈、振荡线圈等是高频线圈。开关电源变压器由于工作频率通常在几十千赫兹,也属于高频变压器。常见高频变压器外形如图3.11所示。

图3.10 常见中频变压器外形

图3.11 常见高频变压器外形

5. 脉冲变压器

脉冲变压器用于各种脉冲电路中,其工作电压、电流等均为非正弦脉冲波。常用的脉冲变压器有电视机的行输出变压器、行推动变压器、开关变压器、电子点火器的脉冲变压器、臭氧发生器的脉冲变压器等。

(1)行输出变压器。行输出变压器简称FBT或行回扫变压器,是电视机中的主要部件,属于升压式变压器,用来产生显像管所需的各种工作电压(如阳极高压、加速极电压、聚焦极电压等)。有的电视机中的行输出变压器还为整机的其他电路提供工作电压。

行输出变压器一般由“U”型磁芯、低压线圈、高压线圈、外壳、高压整流硅堆、高压线、高压帽、灌封材料、引脚、聚焦电位器、加速极电压调节电位器、聚焦电源线、加速极供电线及分压电路等组成。彩色电视机的一体化行输出变压器的外形、结构及符号如图3.12所示。

图3.12 行输出变压器的外形、结构及符号

一体化行输出变压器的引脚识别需从其底部数起,底部示意图如图3.13(a)所示。辨认时,面对底部,使弓形向右,其底面左上角就是①脚,按顺时针方向数依次是②脚、③脚……一体化行输出变压器的骨架与磁芯如图3.13(b)、(c)所示。

图3.13 一体化行输出变压器的底部、骨架与磁芯

(2)行推动变压器。行推动变压器也称行激励变压器,接在行推动电路与行输出电路之间,起信号耦合、阻抗变换、隔离及缓冲等作用,控制着行输出管的工作状态。

行推动变压器由“E”型铁芯(或磁芯)、骨架及一次(初级)、二次(次级)绕组等构成。行推动变压器的初级绕组一般为700~1000匝,直流电阻值约为60~90Ω;次级绕组一般为60~100匝,直流电阻值约为0.5Ω。行推动变压器的外形结构如图3.14所示。

(3)开关变压器。开关稳压电源电路中使用的开关变压器,属于脉冲电路用振荡变压器。其主要作用是向负载电路提供能量(即为整机各电路提供工作电压),实现输入、输出电路之间的隔离。

开关变压器采用“EI”型或“EE”型、“EC”型等高导磁率磁芯,其一次(初级)绕组为储能绕组,用来向开关管集电极供电。自激式开关电源的开关变压器一次绕组还包含正反馈绕组或取样绕组,用来提供正反馈电压或取样电压。它激式开关电源的开关变压器一次绕组还包含自馈电绕组,用来提供开关振荡集成电路工作电压。开关变压器二次(次级)侧有多组电能释放绕组,可产生多路脉冲电压,经整流、滤波后供给电视机各有关电路。开关变压器的外形结构如图3.15所示。

图3.14 行推动变压器的外形结构

图3.15 开关变压器的外形结构

6. 自耦变压器

自耦变压器的绕组为有抽头的一组线圈,其输入端和输出端之间有电的直接联系,不能隔离为两个独立部分。当输入端同时有直流电和交流电通过时,输出端无法将直流成分滤除而单独输出交流电(即不具备隔直流作用)。自耦变压器的外形结构及符号如图3.16所示。

图3.16 自耦变压器的外形结构及符号

7. 隔离变压器

隔离变压器的主要作用是隔离电源、切断干扰源的耦合通路和传输通道,其一次、二次绕组的匝数比(即变压比)等于1。它又分为电源隔离变压器和干扰隔离变压器。

(1)电源隔离变压器。电源隔离变压器是具有“安全隔离”作用的1∶1电源变压器,一般作为彩色电视机的维修设备。

彩色电视机的底板多数是“带有电”,在维修时若在彩色电视机与220V交流电源之间接入一只隔离变压器,则彩色电视机即呈“悬浮”供电状态。当人体偶尔触及隔离变压器二次侧(次级)的任一端时,均不会发生触电事故(人体不能同时触及隔离变压器二次侧的两个接线端,否则会形成闭合回路,发生触电事故)。电源隔离变压器的外形结构如图3.17所示。

图3.17 电源隔离变压器的外形结构

(2)干扰隔离变压器。干扰隔离变压器是具有噪声干扰抑制作用的变压器,可以使两个有联系的电路相互独立,不能形成回路,从而有效地切断干扰信号的通路,使干扰信号无法从一个电路进入另一个电路。干扰隔离变压器通常用于电源的输入端,是抗干扰电路的主要元器件之一。干扰隔离变压器外形结构如图3.18所示。

图3.18 干扰隔离变压器外形结构

3.1.3 贴片式电感的外形及特点

与贴片式电阻、贴片式电容不同的是贴片式电感的外观形状多种多样,有的贴片式电感很大,从外观上很容易判断,有的其外观形状和贴片式电阻、贴片式电容相似,很难判断,此时只能借助万用表。常见贴片式电感外形如图3.19所示。

图3.19 常见贴片式电感外形

贴片式电感可分为小功率电感和大功率电感。小功率电感常用于视频和通信方面,大功率电感主要用于DC/DC或DC/AC变换方面。

3.2 电感的识别

在电路原理图中,电感常用符号“L”或“T”表示,不同类型的电感在电路原理图中通常采用不同的符号,如图3.20所示。

图3.20 不同类型的电感符号

电感工作能力的大小用“电感量”来表示,表示产生感应电动势的能力。电感量的基本单位是亨利(H),简称亨,常用单位有毫亨(mH)、微亨(μH)和纳亨(nH)。它们之间的换算关系为1H=103 mH=106 μH=109 nH。

3.2.1 电感的主要技术指标

1. 电感

电感表示电感线圈工作能力的大小。在没有非线性导磁物质存在的条件下,一个载流线圈的磁通量与线圈中的电流成正比。其比例常数称为自感系数,用L表示,简称为电感,即

式中,Φ为磁通量;I为电流强度。

2. 固有电容

电感线圈匝与匝之间的导线,通过空气、绝缘层和骨架而存在着分布电容,多层绕组的层与层之间、绕组与底板之间也都存在着匝间分布电容,电感实际电路可等效成图3.21所示。

图3.21 电感实际等效电路

分布电容对高频信号影响很大,分布电容越小,电感在高频工作时性能就越好。

3. 品质因数Q

电感的品质因数Q是线圈质量的一个重要参数,它表示在某一工作频率下,线圈的感抗对其等效直流电阻的比值。Q值反应线圈损耗的大小,Q值越高损耗功率越小,电路效率越高。

4. 额定电流

线圈中允许通过的最大电流称为额定电流。

5. 线圈的损耗电阻

线圈的直流损耗电阻称为线圈的损耗电阻。

3.2.2 电感的表示方法

1. 直标法

直标法是将电感的标称电感量(标称值)用数字和文字符号直接标在电感体上,电感量单位后面的字母表示偏差。常见电感的直标表示法如图3.22所示。

图3.22 常见电感的直标表示法

2. 文字符号法

文字符号法是将电感的标称值和偏差值用数字和文字符号法按一定的规律组合标示在电感体上。采用文字符号法表示的电感通常是一些小功率电感,单位通常为nH或μH。用μH做单位时,“R”表示小数点;用“nH”做单位时,“N”表示小数点。常见电感的文字符号表示法如图3.23所示。

图3.23 常见电感的文字符号表示法

例如,R47表示电感量为0.47μH,4R7则表示电感量为4.7μH;10N表示电感量为10nH。

3. 色标法

色标法是在电感表面涂上不同的色环来代表电感量(与电阻类似),通常用三个或四个色环表示。色环电感各色环表示的含义如图3.24所示。识别色环时,紧靠电感体一端的色环为第一环,露出电感体本色较多的另一端为末环。注意:用这种方法读出的色环电感量,默认单位为微亨(μH)。

图3.24 色环电感各色环代表的含义

常见色环电感外形如图3.25所示。

图3.25 常见色环电感外形

例如,色环颜色分别为棕、灰、银、金的电感为1.8μH,误差为5%。

色环电感与色环电阻的外形相近,使用时要注意区分,通常色环电感外形以短粗居多,而色环电阻通常为细长。

4. 数码表示法

数码表示法是用三位数字来表示电感量的方法,常用于贴片式电感上。常见电感的数码表示法如图3.26所示。

图3.26 常见电感的数码表示法

三位数字中,从左至右的第一、第二位为有效数字,第三位数字表示有效数字后面所加“0”的个数。注意:用这种方法读出的色环电感量,默认单位为微亨(μH)。如果电感量中有小数点,则用“R”表示,并占一位有效数字。

例如,标示为“330”的电感为33×100 =33μH,标示为“4R7”的电感为4.7μH。

3.2.3 变压器的主要技术指标

变压器的主要技术指标较多,如变压比、额定功率、效率、空载电流及绝缘电阻等。

1. 变压比

变压比是变压器初级电压(或阻抗)与次级电压(或阻抗)的比值。通常变压比直接标出电压变换值,如220V/10V;变阻比则以比值表示,如3∶1表示初、次级阻抗比为3∶1。

2. 额定功率

额定功率是变压器在指定频率和电压下能长期连续工作,而不超过规定温升时次级输出的功率,用伏安表示,习惯上称瓦或千瓦。电子产品中变压器额定功率一般都在数百瓦以下。

3. 效率

效率是输出功率与输入功率之比。一般变压器的效率与设计参数、材料、制造工艺及功率有关。通常20W以下的变压器效率约为70%~80%,而100W以上的可达95%以上。

4. 空载电流

变压器在工作电压下次级空载或开路时,初级线圈中流过的电流称为空载电流。空载电流一般不超过额定电流的10%,设计、制作良好的变压器空载电流可小于5%。空载电流大的变压器损耗大、效率低。

5. 绝缘电阻

绝缘电阻表示变压器线圈之间、线圈与铁芯之间以及引线之间的绝缘性能。绝缘电阻是变压器,特别是电源变压器安全工作的重要参数。常用的小型电源变压器绝缘电阻不小于500MΩ,抗电强度大于2000V。

3.2.4 变压器的识别

在电路原理图中,变压器通常用字母“T”表示,常见变压器在电路原理图中的符号如图3.27所示。其中有黑点的一端表示变压器绕组的同名端。

图3.27 常见变压器在电路原理图中的符号

普通低频变压器型号的名称通常由三部分组成,如下所述。

第一部分:主称,用字母表示;

第二部分:功率,用数字表示,单位用伏安(V·A)表示;

第三部分:序号,用数字表示。

变压器型号中主称部分字母所表示的含义如表3.1所示。

表3.1 变压器型号中主称部分字母所表示的含义

中频变压器的型号也由三部分组成,如下所述。

第一部分:用字母表示主称;

第二部分:用数字表示尺寸;

第三部分:用数字表示级数。

中频变压器各部分的字母和数字所表示的含义如表3.2所示。

表3.2 中频变压器各部分的字母和数字所表示的含义

例如,TTF-2-1型中频变压器,表示该变压器为调幅收音机用磁性瓷芯式中频变压器,外形尺寸为10mm×10mm×14mm,用于中波第一级。

3.3 电感的检测

准确测量电感线圈的电感量L和品质因数Q,可以使用万能电桥或Q表。采用具有电感挡的数字万用表检测电感很方便。电感是否开路或局部短路,以及电感量的相对大小可以用万用表作出粗略检测和判断。

3.3.1 电感的检测

1. 外观检查

检测电感时先进行外观检查,看线圈有无松散,引脚有无折断,线圈是否烧毁或外壳是否烧焦等。若有上述现象,则表明电感已损坏。

2. 万用表电阻法检测

用万用表的欧姆挡测线圈的直流电阻。电感的直流电阻值一般很小,匝数多、线径细的线圈能达几十欧;对于有抽头的线圈,各引脚之间的阻值均很小,仅有几欧姆左右。若用万用表R×1Ω挡测量线圈的直流电阻,阻值无穷大说明线圈(或与引出线间)已经开路损坏;阻值比正常值小很多,则说明有局部短路;阻值为零,说明线圈完全短路。电感检测示意图如图3.28所示。

图3.28 电感检测示意图

对于有金属屏蔽罩的电感线圈,还需检查它的线圈与屏蔽罩间是否短路。若用万用表检测得线圈各引脚与外壳(屏蔽罩)之间的电阻不是无穷大,而是有一定电阻值或为零,则说明该电感内部短路。

检测色码电感时,将万用表置于R×1Ω挡,红、黑表笔接色码电感的引脚,此时指针应向右摆动。根据测出的阻值判别电感好坏:①阻值为零,内部有短路性故障;②阻值为无穷大,内部开路;③只要能测出电阻值,电感外形、外表颜色又无变化,可认为是正常的。色码电感检测示意图如图3.29所示。

图3.29 色码电感检测示意图

采用具有电感挡的数字式万用表检测电感时,将数字式万用表量程开关置于合适电感挡,然后将电感引脚与万用表两表笔相接即可从显示屏显示出电感的电感量。若显示的电感量与标称电感量相近,则说明该电感正常;若显示的电感量与标称电感量相差很多,则说明电感不正常。

3. 万用表电压法检测

万用表电压法检测实际上是利用万用表测量电感量的,以MF50型万用表为例,检测方法如下。

万用表的刻度盘上有交流电压与电感量相对应的刻度,如图3.30所示。

图3.30 万用表刻度盘上交流电压与电感量相对应的刻度

(1)选择量程

把万用表转换开关置于交流10V挡。

(2)配接交流电源

准备一只调压型或输出10V的电源变压器,然后按图3.31所示的方法进行连接测量。电感量有2条刻度,第1行测量范围为20~2000H,电感量较大,测量这一范围的电感时,不要连接电阻;第2行测量范围为2~200H,测量这一范围电感时,电感器应并联一只4.45kΩ的电阻。

(3)测量与读数

交流电源、电容器、万用表串联成闭合回路,上电后进行测量。待表针稳定后即可读数。

图3.31 万用表电压法检测电感量

3.3.2 变压器的检测

1. 气味判断法

在严重短路性损坏的情况下,变压器会冒烟,并会放出高温烧绝缘漆、绝缘纸等的气味。这种味道不仅存在于变压器烧毁的当时,即使烧毁后存放很长时间之后,仍会散发出来。因此,只要能闻到绝缘漆烧焦的味道,就表明变压器正在烧毁或已烧毁。

2. 外观观察法

用眼睛或借助放大镜,仔细查看变压器的外观,看其是否引脚断路、接触不良;包装是否损坏,骨架是否良好;铁芯是否松动等。往往较为明显的故障,用观察法就可判断出来。

3. 绝缘性能的检测

变压器绝缘性能的检测可用指针式万用表的R×10k挡做简易测量。分别测量变压器铁芯与初级、初级与各次级、铁芯与各次级、静电屏蔽层与初次级、次级各绕组间的电阻值,万用表的指针均应指在无穷大处不动或阻值应大于100MΩ,否则,说明变压器绝缘性能不良。变压器绝缘性能的检测示意图如图3.32所示。

图3.32 变压器绝缘性能的检测示意图

4. 线圈通/断的检测

将万用表置于R ×1挡检测线圈绕组两个接线端子之间的电阻值,若某个绕组的电阻值为无穷大,则说明该绕组有断路性故障。电源变压器发生短路的主要现象是发热严重和次级绕组输出电压异常。当变压器短路严重时,短时间通电时外壳就会有烫手的感觉。

5. 绕组直流电阻的测量

变压器绕组的直流电阻很小,用万用表的R×1Ω挡检测可判断绕组有无短路或断路情况。一般情况下,电源变压器(降压式)初级绕组的直流电阻多为几十欧姆至上百欧姆,次级绕组的直流电阻多为零点几欧姆至几欧姆。对于中周变压器,绕组的直流电阻一般很小,只有零点几欧姆。线圈绕组直流电阻检测示意图如图3.33所示。

图3.33 线圈绕组直流电阻检测示意图

6. 电源变压器初、次线线圈的判别

电源变压器(降压式)初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的,并且初级绕组多标有220V字样,次级绕组则标出额定电压值,如12V、15V、24V等。再根据这些标记进行识别。

电源变压器(降压式)初级线圈和次级线圈的线径是不同的。初级线圈是高压侧,线圈匝数多,线径细;次级线圈是低压侧,线圈匝数少,线径粗。因此根据线径的粗细可判别电源变压器的初、次级线圈。具体方法是观察电源变压器的绕组线圈,线径粗的线圈是次级线圈,线径细的线圈是初级线圈。

电源变压器有时没有标注初、次级字样,并且绕组线圈包裹比较严密,无法看到线圈线径粗细,这时就需要通过万用表来判别初、次级线圈。使用万用表测电源变压器线圈的直流电阻可以判别初、次级线圈。初级线圈(高压侧)线圈匝数多,直流电阻相对大一些;次级线圈(低压侧)线圈匝数少,直流电阻相对小一些。

7. 电源变压器空载电流的检测

(1)直接测量法。将次级所有绕组全部开路,把万用表置于交流电流挡(500mA),串入初级绕组。当初级绕组的插头插入220V交流市电时,万用表所指示的便是空载电流值。此值不应大于变压器满载电流的10%~20%。一般常见电子设备电源变压器的正常空载电流应在100mA左右。如果超出太多,则说明变压器有短路性故障。

(2)间接测量法。在变压器的初级绕组中串联一个10Ω/5W的电阻,次级仍全部空载。把万用表拨至交流电压挡。加电后,用两表笔测出电阻R两端的电压降U,然后用欧姆定律算出空载电流I,即I =U/R

8. 电源变压器空载电压的检测

将电源变压器的初级接220V市电,用万用表交流电压挡依次测出各绕组的空载电压值(U21U22U23U24)应符合要求值,允许误差范围一般为:高压绕组≤±10%,低压绕组≤±5%,带中心抽头的两组对称绕组的电压差应≤±2%。

9. 电源变压器短路性故障的综合检测判别

电源变压器发生短路性故障后的主要症状是发热严重和次级绕组输出电压失常。通常,线圈内部匝间短路点越多,短路电流就越大,而变压器发热就越严重。检测判断电源变压器是否有短路性故障的简单方法是测量空载电流。存在短路故障的变压器,其空载电流值将远大于满载电流的10%。当短路严重时,变压器在空载加电后几十秒之内便会迅速发热,用手触摸铁芯会有烫手的感觉。此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。

10. 各绕组同名端的判别

在使用电源变压器时,有时为了得到所需的次级电压或增加绕组电流,可将两个或多个次级绕组串联起来或并联使用。采用串、并联法使用电源变压器时,参加串、并联的各绕组的同名端必须正确连接,否则变压器不能正常工作。

判别电源变压器同名端可使用万用表简单判别,下面介绍电阻法和电压法判别电源变压器同名端。

(1)电阻法

指针式万用表判别电源变压器同名端的方法如图3.34所示。在电源变压器任意一组绕组上连接一个1.5V的干电池E,将指针式万用表置于直流电压小挡位,接于其余各绕组线圈。接通1.5V电源的瞬间,万用表的指针会很快摆动一下,如果指针向正方向偏转(向右偏转),则接电源正极的线头与接万用表正接线柱(即红表笔)的线头为同名端;如果指针反向偏转(向左偏转),则接电源正极的线头与接万用表负接线柱(即黑表笔)的线头为同名端。

图3.34 指针式万用表判别电源变压器同名端

用万用表判别电源变压器同名端时应注意以下两点:若电源接在变压器的初级绕组(即匝数较多的绕组),则万用表应选用最小的量程,使指针摆动幅度较大,以利于观察;若变压器的次级绕组(即匝数较少的绕组)接电源,则万用表应选用较大量程,以免损坏万用表。

在接通电源的瞬间,万用表指针会向某一个方向偏转,但断开电源时,由于自感作用,万用表指针将向相反方向倒转。如果接通和断开电源的时间间隔太短,则有可能只看到断开电源时万用表指针的偏转方向,从而把判别结果搞错。所以接通电源后要等几秒钟后再断开电源,同样也可以多试几次,以保证判别结果准确无误。

电源变压器的输入电压端既可接受交流220V输入,有的也可接受交流110V输入。此时,一般输入端为4个端子,分别是两个110V的,当需要接220V输入电压时,就要把其中的两个异名端短接起来,然后另外的两个异名端接220V电源的火线和零线,如图3.35所示。

图3.35 变压器绕组绕向

图3.35(a)所示输入两绕组绕向相同,1和3互为同名端,2和4互为同名端,把2和3短接(或1、4短接)即可实现两绕组的串联;图3.35(b)所示输入两绕组绕向相反,那么1和4互为同名端,2和3互为同名端,把1、3(或2、4)短接即可实现两绕组的串联。实际中,要根据万用表简易判别电源变压器的同名端。

(2)电压法

以降压电源变压器为例,其他变压器初、次级相位检测方法类同,只是初级电源电压不同。其检测原理如图3.36所示。

将变压器初级(B)端与次级(D)端用短路线短路。分别测量初级电压UAB和次级电压UCD,设 UAB =220V,UCD =18V;再测量A、C间电压 UAC,若 UAC =218V(220V +18V),则相位如图3.36(a)所示。若UAC =202V(220V-18V),则相位如图3.36(b)所示。

同一变压器次级绕组间相位关系的检测方法如图3.37所示。将两个次级绕组的一端短接(B、D),把初级绕组接入电源,分别测量UABUCDUAD。若UAC=UCB-UCD,则A、C同相位;若UAC=UAB+UCD,则A、C反相位。

图3.36 电压法检测变压器初次级相位

图3.37 同一变压器次级绕组间相位关系的检测

思考与练习

1.电感总体上可以归为两类:一类是______;另一类是______。

2.变压器按工作频率可分为______、______和______。

3.贴片电感可分为小功率电感和大功率电感。小功率电感常用于______方面,大功率电感主要用于______方面。

4.数码法标示为“330”电感的电感量为______,标示为“101”电感的电感量为______;文字符号法标示“R47”电感的电感量为______,“4R7”表示电感量为______,“47N”则表示电感量为______;色标法电感色环颜色为绿、蓝、银、金的电感量为______。

5.中频变压器标示“TTF-2-2”表示什么含义?

6.下列符号分别表示什么变压器?

7.使用指针式万用表检测色码电感,如何根据所测阻值判别电感好坏?

8.怎样识别电源变压器的初、次级线圈?

9.怎样用万用表判别电源变压器的初、次级线圈?

10.如何检测电源变压器的空载电流?

11.怎样用指针式万用表判别变压器的同名端?