变压器工艺介绍(共43页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上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(Primamary coil);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,
2、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
3、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
4、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.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
5、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nN2,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= x
6、100%式中为变压器的效率;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
7、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.变压器材料介绍.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)种.热固性材料我们常用到的有电木(
8、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(1
9、60),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%.铁芯CORE铁芯从用途上分高、低频、COIL三种:1.高频类:铁粉芯Ferrite coreFerrite core 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(Mn Zn)系列、镍锌 (Ni Zn)系列及镁锌(Mg Zn)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
10、.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5001000W 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
11、包上,可以达到完全对称的效果.由四个C型硅钢片组成套硅钢片称为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
12、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
13、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0.35 mm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.ROD CORE棒状铁芯.C.DRUM CORE: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
14、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(280300)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 Teflon Insulation Sleeving 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.Teflon insulation sleeving 是变压器
15、进出线绝缘的最佳材料,其主要性质如下表:Teflon Insulation tubing:L.T.S.TypeL Type:Wall thickness:0.15mm0.2mm Dielectric strength:3600VT Type:Wall thickness:0.3mm0.35mm Dielectric strength:7200VS Type:Wall thickness:0.5mm0.60mm Dielectric strength:12000V2. 硅质玻璃纤维套管 (Silicon Glass Fiber Sleeving Character)硅质玻璃纤维套管是以无碱性玻璃
16、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200250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 (Silicon Rubber Tube)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
17、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.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(Release Coating)、带基/基材(Backing)、涂底剂(Primer Coating)、粘剂 (Adhesive).(如图4.1) 图4.12.常用的胶带我们以带基/基材的不同分类有: 环氧胶带(epoxy tape)、聚酸亚胺胶带 (poly
18、imide tape)、聚四氟乙烯胶带(PTFE Tape)、乙烯树脂胶带(Vinyi Tapy)、聚酯薄膜(Polyeseter Taye)、强化纤维胶带(FilamentTape)、合成物薄膜(Composite Tape)、玻璃布(Glass Cloth)、乙醋酸布(Acetate Cloth)、纸带 (Paper)3.各种胶带有特性及用途3.1 环氧胶带(epoxy tape)环氧胶带抗焊接、抗穿刺、质薄、绝缘强度高、从形性好,UL 认可耐温程度达150及防燃.这种结构的胶带功能广泛,有利于减轻库存成本,其HI-POT在5KV以上.3.2 聚酸亚胺胶带 (polyimide tape)
19、这种胶带以聚酸亚胺为一带基/基材的胶带,适用于COIL、缠结的电线和电容器.它能扺受极大的温差,保持其物理及电气性能不变.其热固硅/硅的压敏胶粘剂提高聚酸亚胺胶带的稳定性.其耐温为180, HI-POT为7.5KV3.3 聚四氟乙烯胶带(PTFE Tape)这些耐高温薄膜胶带在温差极大时使用仍可保持其性能不变,收缩程度低,扺御化学物质性能极低、抗电弧能力高、且不含碳化物质.其耐温为80,其HI-POT为9.5KV.3.4乙烯树脂胶带(Vinyi Tapy)乙烯胶带楺合了聚氯乙烯带基的灵活性及具备优良的电气绝缘性能.它的绝缘强度高,抗湿气、紫外线、磨损、腐蚀、碱和混合物. 其压敏橡胶粘剂适用温差
20、能力良好. 此不褪色胶带能迅速辨认电流相位、导线、管导和安全地带.乙烯胶带提供主要电绝缘达600 伏特之高,亦可用于高压电缆电线缠结和电视消磁COIL的封装操作. HI-POT8KV 最高可达12KV.3.5 聚酯薄膜(Polyeseter Taye)这种胶带适应于需要薄质、耐用和高介电/耐电压强度材料时的绝缘用途. 它必须比醋酸脂薄膜胶带耐温度. 聚脂薄膜胶带从形性高、有极佳的抗化学品、抗化剂和防潮能力, 并可扺受切割及磨损. 耐温130, HI-POT: 5KV3.6 强化纤维胶带(Filament Tape)这种胶带特别适用于需要聚脂薄膜的高介电强度/高耐电压和玻璃布胶带的高度机械强度的
21、情况. 它的延展强度低、韧度高和抗撕裂,在130或以下范围使用这种胶带,比使用玻璃布胶带的成本为低. 它可用来固定引线及端子板, 并可缠结COIL.3.7 合成物薄膜(Composite Tape)这种结构结合聚脂薄膜的高介电/耐电压强度和抗撕裂性质以及无纺聚酯薄垫的软垫特性, 并备有三种厚度可供选择.这种胶带即我们常说的44#醋酸布(ACT),其耐温为130,HI-POT:5.5KV3.8 玻璃布(Glass Cloth)玻璃布胶带用途最广泛且从形性最佳,它在纺织产品中最耐热和韧力最高,并能级效地吸收电气绝缘漆和树脂其耐温130以上, HI-POT:3KV3.9 乙醋酸布(Acetate C
22、loth)、这些悦目胶带适用于COIL包封.从形性高.能扺受105之高温, 乙醋酸布并能有效地吸收树脂和绝缘漆. HI-POT :3.5KV3.10纸带(Paper)这些胶带具软垫功能,抗穿刺和韧度高.其绉纹及纤维带基物料具有极高从形性,用于COIL 包封及105或以下温度范围.HI-POT : 2KV五. WIRE() 漆包线的种类及用途:聚脂瓷漆包线(.)聚脂瓷漆包线是以耐热的Terephthalic Polyester 树脂为主体的油脂为绝缘皮膜烤漆于导体而成.特性:l 耐热性比合成树(P.V.F.)漆包线、U.E.W.漆包线优越l 耐药性(碱性除外)、耐溶性优良l 机械强度可与合成树脂
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