一、變壓器功能
變壓器(Transformer)是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓(磁飽和變壓器)等。按用途可以分為:電力變壓器和特殊變壓器(電爐變、整流變、工頻試驗變壓器、調壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等)。電路符號常用T當作編號的開頭。例:T01,T201等。
二、變壓器工作原理
變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數不等的線圈構成,如圖所示。
鐵心的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內渦流和磁滯損耗,鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯系,線圈由絕緣銅線(或鋁線)繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈(或原線圈),另一個線圈接用電器稱為次級線圈(或副線圈)。實際的變壓器是很復雜的,不可避免地存在銅損(線圈電阻發熱)、鐵損(鐵心發熱)和漏磁(經空氣閉合的磁感應線)等,為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是:忽略漏磁通,忽略原、副線圈的電阻,忽略鐵心的損耗,忽略空載電流(副線圈開路原線圈線圈中的電流)。例如電力變壓器在滿載運行時(副線圈輸出額定功率)即接近理想變壓器情況。
變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止用電器。當變壓器的原線圈接在交流電源上時,鐵心中便產生交變磁通,交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的,φ也是簡諧函數,表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應定律可知,原、副線圈中的感應電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數。由圖可知U1=-e1,U2=e2(原線圈物理量用下角標1表示,副線圈物理量用下角標2表示),其復有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,稱變壓器的變比。由上式可得U1/U2=-N1/N2=-k,即變壓器原、副線圈電壓有效值之比,等于其匝數比而且原、副線圈電壓的位相差為π。
進而得出:
U1/U2=N1/N2
在空載電流可以忽略的情況下,有I1/I2=-N2/N1,即原、副線圈電流有效值大小與其匝數成反比,且相位差π。
進而可得
I1/I2=N2/N1
理想變壓器原、副線圈的功率相等P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實際變壓器總存在損耗,其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高,可達90%以上。
三、音響用變壓器的作用
1、電源變壓器,一般的音響里面用的是直流電,而市電(普通插座上面的電)是交流220V的,需要降壓、整流后供給音響用,如果直接用220v的電會損壞音響零部件。
2、是阻抗變壓器,針對一些定壓功放接喇叭用的,在功放和喇叭之間做一個匹配的作用。
3、另外音響用變壓器的變壓器不同之處在于它有一個反饋繞組,這個反饋繞組提供一個正反饋信號給PWMIC使其與初級繞組一起產生高頻振蕩,使得進入變壓器初級繞組的直流帶有很大的交流成分,這個高頻交流成分經變壓器磁心隔離后在次級形成一個純凈的高頻交流電,整流濾波后供給用電設備。
4、音響功放變壓器常遇到在工作時有電流聲,或者有“嗡嗡”聲,功率不足會引起有電流聲,而環形變壓器繞組均勻緊緊包住環形鐵心,有效地減小磁致伸縮引起的“嗡嗡”聲。環形變壓器能瞬時過載,能接受因低音時產生的大電流沖擊。
四、音響為什么要用環形變壓器
1、有明顯電流聲的原因一是電源的功率太小,二是電源的濾波電容容量不足,三是開關電源是非線性供電,線路處理不好是就會形成感應電流;
2、音箱采用環型變壓器是由于音頻功放的特性所決定的。音箱并不一定非要使用環型變壓器,但最合適使用環型變壓器。
與其它設備用電設備用電量基本固定不同,音頻功放用電量不但變化快,而且變化幅度能達到10000%;如此之大的變化,這要求變壓器必須瞬時過載能力強,響應速度快。否則會容易形成噪聲、聲音不飽滿、音質不好等。環型變壓器在同等體積中由于容量大,直耦式幾乎0延遲響應,滿足音箱供點特點;
3、環型變壓器的特點
環形變壓器的鐵心是用優質冷軋硅鋼片(片厚一般為0.35mm以下),無縫地卷制而成,這就使得它的鐵心性能優于傳統的疊片式鐵心。環形變壓器的線圈均勻地繞在鐵心上,線圈產生的磁力線方向與鐵心磁路幾乎完全重合,與疊片式相比激磁能量和鐵心損耗將減小25%,由此帶來了下述一系列的優點。
1)電效率高鐵心無氣隙,疊裝系數可高達95%
環形變壓器以上,鐵心磁導率可取1.5~1.8T(疊片式鐵心只能取1.2~1.4T),電效率高達95%以上,空載電流只有疊片式的10%。
2)外形尺寸小,重量輕環形變壓器比疊片式變壓器重量可以減輕一半,只要保持鐵心截面積相等,環形變壓器容易改變鐵心的長、寬、高比例,可以設計出符合要求的外形尺寸。
3)磁干擾較小環形變壓器鐵心沒有氣隙,繞組均勻地繞在環形的鐵心上,這種結構導致了漏磁小,電磁輻射也小,無需另加屏蔽都可以用到高靈敏度的電子設備上,例如應用在低電平放大器和醫療設備上。
4)振動噪聲較小鐵心沒有氣隙能減少鐵心感應振動的噪音,繞組均勻緊緊包住環形鐵心,有效地減小磁致伸縮引起的“嗡嗡”聲。
5)運行溫度低由于鐵損可以做到1.1W/kg,鐵損很小,鐵心溫升低,繞組在溫度較低的鐵心上散熱情況良好,所以變壓器溫升低。
6)容易安裝環形變壓器只有中心一個安裝螺桿,特別容易在電子設備中進行快速安裝與拆卸。
五、音響專用變壓器
1.鐵芯采用整條取向矽鋼片卷制,保護氣體退火,并采取針對性設計,從選取優質材料、優越創新的工藝上降低變壓器漏磁干擾和機械噪音。
EI型變壓器
1.BK系列控制變壓器
2.引線式
3.插針式
4.焊片式
2.應用了針對性極強的專有技術,特殊加厚型鐵殼磁屏蔽效果遠遠優于市面0.8-1.0mm鐵殼;大幅度削減分布電容;變壓器對其它元器件的干擾減少到很小。
六、變壓器在音響設備中是如何應用
正弦波失真補償電路屬Burmester948的獨創功能,內設有源直流成分補償電路。市電負載的大幅變動,負載功率因數的逐漸降低,均會造成正弦波不對稱失真。不對稱則說明其含有一定直流分量,補償其直流分量可達到改善正弦波波形的目的。
交流電中的直流成份會引起變壓器額外的電磁干擾,這些變動的直流成分實際上包括各種頻譜的干擾雜波,矯正市電波形的過程實際是消除千擾噪波的過程。該類電源濾波器內部設有兩組射頻干擾濾波器和電磁干擾濾波器,進一步抑制各種頻譜的干擾。
有人對此電源濾波器作了精確的測試,進入濾波器的市電在10Hz-2OkHz頻率范圍內雜波峰值可達-15dB,而經過此電源濾波器后雜波電平被限制在-70dB以下。干擾雜波被大幅降低后,可以有效地降低音樂的背景噪聲,使音樂中的高音更細膩,其細節表現力會明顯增強,同時樂器中高頻率泛音會更穩定清晰。
市電濾波器是極重要的一環,由于電子設備日益增多,市電的污染日益嚴重,國外音響業對此十分重視,在歐洲、日本甚至有人提出音響供電電源用充電電池組成,徹底與市電隔絕。其實這是誤解,電磁干擾無孔不入,濾波只是措施之一,如果濾波后經過長長的、無屏蔽的電源線再進入音響,濾波效果會大打折扣,這段無屏蔽的電源線豈不又檢拾了空間干擾雜波接入濾波器若無真正的地線會使濾波、屏蔽效果大減。