变压器工艺介绍

Ⅰ变压器的概述变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」(Primamarycoil);而跨于此线圈的电压称之为「一次电压.」。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈间的「匝数比」所决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。大部份的变压器均有固定的铁心，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性，大部份磁通量局限在铁心里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁心二者间紧密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此，变压器之匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指针。由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附屑物，提升输电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元化，吾人可以如是说，倘无变压器，则现代工业实无法达到目前发展的现况。电子变压器除了体积较小外，在电力变压器与电子变压器二者之间，并没有明确的分界线。一般提供6OHz电力网络之电源均非常庞大，它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子装置的电力限制，通常受限于整流、放大，与系统其它组件的能力，其中有些部份属放大电力者，但如与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力之范围。各种电子装备常用到变压器，理由是：提供各种电压阶层确保系统正常操作;提供系统中以不同电位操作部份得以电气隔离;对交流电流提供高阻抗，但对直流则提供低的阻抗;在不同的电位下，维持或修饰波形与频率响应。「阻抗」其中之一项重要概念，亦即电子学特性之一，其乃预设一种设备，即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时，其间即使用到一种设备--变压器。对于电子装置而言，重量和空间通常是一项努力追求之目标，至于效率、安全性与可靠性，更是重要的考虑因素。变压器除了能够在一个系统里占有显著百分比的重量和空间外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因子中之一要项。因为上述与其它应用方面的差别，使得电力变压器并不适合应用于电子电路上.Ⅱ变压器的原理1.变压器的制作原理：在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，此为互感应原理.变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件.2.在电路中，变压器表示符号为：3.技术参数：对不同类型的变压器都有相应的技述要求，可用相应的技术参数表示.如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等.A.电压比：变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级.在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势.当N2N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2N1时，其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器.初级次级电压和线圈圈数间具有下列关系：式中n称为电压比(圈数比).当n1时，则N1N2，V1V2，该变压器为降压变压器.反之则为升压变压器.B.变压器的效率：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即η=x100%式㆗中η为变压器的效率;P1为输入功率，P2为输出功率.当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生任何损耗.但实际上这种变压器是没有的.变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损.铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗.当电流通过线圈电阻发热时一部分电能就转变为热能而损耗.由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损.变压器的铁损包括两个方面.一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗.另一是涡流损耗，当变压器工作时.铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流.涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗.变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率就越小，效率也就越高.反之，功率越小，效率也就越低.Ⅲ.变压器材料介绍㆒.线架(BOBBIN)（一）作用：顾名思义，BOBBIN(线架)在变压器中起支撑COIL(线圈)的作用.（二）BOBBIN的分类：1.依据变压器的性质要求不同，按材质分为：热塑性材料，热固性材料.热塑性材料我们常用的有尼龙(NYLON)，塑料(PET)，塑料(PBT)㆔种.热固性材料我们常用到的有电木(PM).2.依据变压器的形状不同，BOBBIN又分为立式，卧式，子母式，抽屉式，单元格，双格.（三）特性及用途：1.电木(PM)：热固性材料，稳定性高，不易变形，耐温150℃，可承受370℃之高温.表面光滑，易碎，不能回收.用于耐温较高之变压器.2.尼龙(NYLON)：热塑性材料，工程塑料，延展性好，不易碎，耐温115℃，易吸水，使用前先用80℃的温度烘烤，使固性稳定.表面光滑，半透明，不易碎.一般用于耐油性强的变压器上.3.塑料(PET)：热塑性材料，510系统，硬性高，易成形.不易变形，耐温170℃，表面不光滑，不易碎，一般用于绕线管.4.塑料(PBT)：热塑性材料，较软，不易变形，不耐高温(160℃)，表面不光滑，不易碎一般用于绕线管*热塑性材料可回收：第一次为20%，第二次为15%，第三次7%.㆓.铁芯CORE铁芯从用途上分高、低频、COIL三种:1.高频类：铁粉芯FerritecoreFerritecore用于高频变压器它是一种带有尖晶石结晶状结构的陶磁体，此种尖晶石为氧化铁和其它二价的金属化合物.如kFe2O4(k代表其它金属)，目前常使用的金属有锰(Mn)、锌(Zn)、镍(Ni)、镁(Ng)、铜(Cu).其常用组合如锰锌(MnZn)系列、镍锌(NiZn)系列及镁锌(MgZn)系列.此种材具有高导磁率和阻抗性的物性，其使用频率范围由1kHz到超过200kHz.2.低频类：硅钢片(LAMINATION)硅钢片用于低频变压器，其种类很多，按其制作工艺不同可分为A：锻烧(黑片)、N：无锻烧(白片)两种.按其形状不同可分为：EI型、UI型、C型、口型.口型硅钢片常在功率较大的变压器中使用，它绝缘性能好，易于散热，同时磁短路，主要用于功率大于500~1000W和大功率变压器㆗.由两个C型硅钢片组成一套硅钢片称为CD型硅钢片，用CD型硅钢片制作的电源变压器在截面积相同的条件下，窗口愈越高，变压器功率越大.于铁芯两侧可以分别安装线圈，因此变压器的线圈匝数可分配在两个线包上，从而使每个线包的平均匝长较短，线圈的铜耗减小.另外如果把要求对称的两个线圈分别绕在两个线包上，可以达到完全对称的效果.由四个C型硅钢片组成㆒套硅钢片称为ED型硅钢片.ED型硅钢片制成的变压器外形呈扁宽形，在功率相同的条件下ED型变压器比CD型变压器矮些，宽度大些，另外由于线圈安装在硅钢片中间，有外磁路，因此漏磁小，对整体干扰小.但是它所有线圈都绕在一个线包上，线包较厚，故平均匝长较长，铜耗较大.C型铁芯性能优异所制作之变压器体积小、重量轻、效率高，装配的角度来看，C型硅钢片零件很少，通用性强，因此生产效率高，但是C型硅钢片加工工序较多，作较复杂，需用专用设备制造，因而目前成本还较高.我们主要使用的是EI型硅钢片.E型硅钢片又称壳型或日型硅钢片，它的主要优点是初、次级线圈共同一个线架，有较高的窗口占空系数(占空系数Km：铜线净截面积和窗口面积比);硅钢片对绕组形成保护外壳，使绕组不易受到机械伤损伤;同时硅钢片散热面积较大，变压器磁场发散较少.但是它的初次级漏感较大，外来磁场干扰也较大，此外，由于绕组平均周长较长，在同样圈数和铁芯截面积条件下，EI型铁芯的变压器所用的铜线较多.硅钢片的厚度常用的有0.35mm、0.5mm两种.硅钢片的组装方式有交叠法和对叠法两种.交叠法是将硅钢片的开口一对一交替的分布在两边，这种叠法比较麻烦，但硅钢片间隙小，磁阻小，有利于增大磁通，因此电源变压器都采用这种方法.对叠法常用于通有直流电流的场合，为避免直流电流引起饱和，硅钢片之间需要留有空隙，因此对叠法将E片与I片各放一边，两者之间的空隙可用纸片来调节。我们厂常用的有硅钢片材质有Z-11、H-18、H-50、H-14等，其㆗以Z-11硅钢片性能最好.通常表示方法如图3.1：表示制作工艺为已锻烧表示厚度为0.35mm表示材质为Z11表示规格灰色代表锻烧表示形状图3.11.COIL类：分三种类型(如图3.2).A.TOROID环形铁芯：将O型叠片而成，或由硅钢片卷绕而成.此种铁芯对绕线来说非常不易.B.RODCORE棒状铁芯.C.DRUMCORE：鼓形铁芯.三.TUBETUBE种类繁多，用途广泛，我们常用的有TEFLON(铁弗龙)、硅质套管、玻璃纤维硅胶套管、硅橡胶套管、硅胶玻璃纤维套管、腊套管、PE热缩套管、PVC热缩套管。1.TEFLON铁弗龙为塑料中耐温最高(280℃~300℃)最耐强酸、强碱、最抗粘、最滑溜耐磨之工程塑料材料，而广泛用于机械，汽车，电子，化工阀门等零件.铁弗龙为讯号、仪控纲路及耐热之电线电缆的最佳绝缘材料，成功用于各类家电用品(微波炉、电烤箱、吹风机、电饭锅……)，通讯设备/计算机、各类化学、机械及电气/电子工业领域.其中TeflonInsulationSleeving由于耐高温、耐电压(300V)而广泛用于航天、汽车、医疗、电子变压器、通讯等科技工业.Tefloninsulationsleeving是变压器进出线绝缘的最佳材料，其主要性质如下表：TeflonInsulationtubing：L.T.S.Type•LType：Wallthickness：0.15mm~0.2mmDielectricstrength：3600V•TType：Wallthickness：0.3mm~0.35mmDielectricstrength：7200V•SType：Wallthickness：0.5mm~0.60mmDielectricstrength：12000V2.硅质玻璃纤维套管(SiliconGlassFiberSleevingCharacter)硅质玻璃纤维套管是以无碱性玻璃纤维纱编织成管，经特殊的一种树脂浸涂处理，再以适当之温度烘干而制成，它具有极佳之电气绝缘性，且耐燃耐温、耐电压、耐湿、在零下50℃低温时仍能保持柔软.在高温200~250℃亦不损电气之特性，另皮膜十分强韧，而曲折.适用H级马达、干式变压器、炭刷、冷冻机、冷气机、投射灯、卤素灯、吸顶灯、落地灯及发热体之导线、机械高温配线和保护所适用。硅质玻璃纤维套管在变压器中常用于CT绝缘，其耐油性、抗剪性、耐磨性极佳，耐酸碱、水、液态氧、有机溶剂;耐温180℃，耐电压1.5KV。3.硅胶套管(SiliconRubberTube)硅胶绝缘套管尺寸表硅胶套管耐温在-70℃至200℃，抗拉强度为1000psi;伸长率为300%;耐火、自熄;抗剪穿性、耐磨性好;耐酸、水、植物油、动物油佳;稍耐碳化氢油及汽油;耐电压4000V.硅胶套管常用于：1变压器绝缘套管;2电热绝缘套管3耐高温套管㆕.TAPE1.电气胶带的构造从一卷3M#1350粘贴胶带的外表，会令人联想到它所牵涉的物料科学、技术和先进生产处理等复杂性质.电气胶带的基本结构：分离涂层(ReleaseCoating)、带基/基材(Backing)、涂底剂(PrimerCoating)、粘剂(Adhesive).