员工专业知识培训教材(1)

员工专业知识培训教材确认审核作成承认日期作成日期2004–11–28初版页数共53页工程部员工专业知识培训教材工程部第1页共53页第一章变压器的概述变压器的昀基本型式，包括两组绕有导线的线圈，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的交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链的程度。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的磁耦合。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的线圈匝数比相同。因此，变压器的匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。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属物，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，我们可以这幺说，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60Hz电力网络的电源均非常庞大，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，但如果与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力的范围。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”的其中一项重要概念，即电子学特性，是一种假想的设备，即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时，其间要使用到一种设备—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的目标，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着百分比的重量和空间外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因子中的一个要项。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。员工专业知识培训教材工程部第2页共53页第二章变压器的原理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，这是互感应的原理。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术要求，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%V2N2———=———=nV1N1P2——P1N1N2员工专业知识培训教材工程部第3页共53页式中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，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。员工专业知识培训教材工程部第4页共53页第三章变压器材料介绍一线架Bobbin(一)作用：顾名思义，Bobbin(线架或骨架)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°C，可承受370°C的高温。表面光滑，易碎，不能回收。用于耐温较高的变压器。2、尼龙(NYLON)：热塑性材料，工程塑料，延展性好，不易碎，耐温115°C，易吸水，使用前先用80°C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°C，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°C)，表面不光滑，不易碎一般用于绕线管※热塑性材料可回收使用：第一次为20%，第二次为15%，第三次7%。员工专业知识培训教材工程部第5页共53页二铁芯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高阻抗的物理特性，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和大功率变压器中。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。由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的变压器体积小、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：铜线员工专业知识培训教材工程部第6页共53页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0.20mm、0.35mm、0.5mm三种。硅钢片的组装方式有交迭法和对迭法两种。交迭法是将硅钢片的开口一对一交替地分布在两边，这种迭法比较麻烦，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。对迭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，因此对迭法将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，其中以Z-11硅钢片性能昀好。通常表示方法如图3.1：EI-28Z110.35A3、Core类：分三种类型(如图3.2)。a、TOROID环形铁芯：将O型迭片而成，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。表示制作工艺为已锻烧表示厚度为0.35mm表示材质为Z11表示规格表示形状28灰色代表锻烧TCoreRCoreDRCore图3.1图3.2员工专业知识培训教材工程部第7页共53页三套管TUBETube种类繁多，用途广泛，我们常用的有Teflon(铁氟龙)、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套管、热缩套管。1、Teflon铁氟龙为塑料中耐温昀高(280°C～300°C)昀耐强酸、强碱、昀抗粘、昀滑溜耐磨的工程塑料材料，而广泛用于机械，汽车，电子，化工阀门等零件。铁氟龙为讯号、仪控纲路及耐热电线电缆的昀佳绝缘材料，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昀佳材料，其主要性质如下表：Teflon的性质表比重抗拉强度伸长率抗拉弹性系数压缩强度硬度(rockwell)冲击张度(V)磨擦系数融点热变形温度(4.6kg/cm)2.1~2.3gr/cm280~352kg/cm200~400%0.4*10kg/cm120kg/cmD50~5516.4gm/1000回0mg/1000回317~327°C260°C绝缘破坏强度诱电率10HZ耐电弧性吸水率24Hrs太阳光线影响弱酸影响弱碱影响强酸影响强碱影响有机溶剂影响4.5kv/mm2.1300sec0.01%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：12000V；耐性非常强员工专业知识培训教材工程部第8页共53页2、硅质玻璃纤维套管(SiliconGlassFiberSleevingCharacter)硅质玻璃