變壓器設計原理.doc

變壓器設計原理目錄一. 電磁學基礎 PAGE31. 磁滯回路 P4 2. 集膚效應 P4.23. 導磁系數 P4.3 4. 正確值,有效值和測試值 P4.45. L,AL,GAP與ui P4.5 6. 交流信號 P5.67.判斷三极管 P6.7 8 PFC P6.89.居里溫度 P6.9 10. 法拉第定律 P6.1011. 安培環路定律 P6.11 12. 基本,附加,雙重和加強絕緣 P7.1213. 電學磁學參數的關係 P7.13 14.磁力線的特點. P8.1415. CTI值 P8.15 16. 屏蔽 P8.1617. 磁飽和 P8.17二. 測量方法 P81. 生產線經常使用的儀器 P8.1 2. HP4284A,4194A,4192A P8.2 3. HP4284A歸零 P9.3 4. 圈數比的測試原理 P9.45.上述三種儀器的頻率範圍 P9.5 6.層間絕緣測試原理 P9.67. 溫升的測量方法 P10.7 8. ARCING P10.87.AC、DC打高壓的區別 P10.7 8.設定變壓器的層間耐壓值 P11.89.用儀器測試變壓器的相位 P11.9 10.熱偶線法如何測試變壓器溫升 P11.1011.測量變壓器鐵損應的儀器 P11.11 12.計算漆包線耐壓 P12.1213.電感值因測量儀器產生的誤差P12.13 14.測量鐵芯飽和值Ms P12.14三. 設計 P131.沿面距離計算 P13.1 2. Flyback和Forward變壓器的能量存儲 P13.23. 電感的最主要因素 P13.3 4.送樣資料的內容 P14.45.開關電源的典型框圖 P14.5 6.變壓器的等效回路 P14.67. 印章的意義 P14.7 8.變壓器工作於飽和狀態的影響 P14.89.渦流損 P14.9 10. 變壓器設計中鐵芯的選擇 P14.10 11.次級繞組多一圈時對別的次級輸出電壓有何影響 P15.1112.變壓器線包的設計 P15.12 13. 變壓器在受潮前后電阻變化 P15.1314. AIR GAP對導磁率u和外加直流的影響 P16.1415.氣隙對導磁率的影響 P16.1516.變壓器鐵心的飽和磁通與振蕩頻率關係的簡單推導 P16.16 19.共振式穩壓器的工作原理 P16.19 20.高頻變壓器的設計應步驟 P17.2021.根據輸出功率選擇CORE TYPE P17.21 22. XFMR設計 P18.2223. 減少圈數並不一定會增加L值P18.22 24.DC電感器分為哪三類 P19.2425. 變壓器在電子設備中的作用 P19.25 26.三种整流電路 P19.1627. 變壓器的損耗 P19.27 28. 紙隔板包裝的要點 P20.2829. 包裝落地實驗 P20.29 30. 波形扭曲失真原因 P20.3031. 高頻截止的原因 P20.31 32. 變壓器的极性 P21.3233. 鄰近效應 P21.33 34. 選擇變壓器導線 P21.3435. 變壓器磁芯作用 P21.35 36. 電感量與圈數的關系 P21.3637. TURN RATIO P21.37 38. 高頻變壓器設計注意事項 P21.3839. 諧振 P22.39 40. 理想變壓器與實際變壓器區別 P22.4041. .變壓器溫升 P23.41 42. BOBBIN的作用及要求 P23.4243. 測試項目的測試目的 P23.43 44. 變壓器最外面包一銅箔的作用 P24.4445. 定電氣特性呎寸的範圍 P24.45 四.材料 P251.線材的類別 P25.1 2. 材料絕緣法規 P25.23. 鐵芯規格的tan/ui P25.3 3. 錫鉛共晶點 P26.34. 鐵芯代用的判斷依據 P26.4 5. 粘著劑 P26.56. CORE的供應商 P26.6 7. 漆包線 P26.78. 絕緣材料 P26.8 9. 軟磁材料中磁性氧化物 P27.910. 接著劑 P27.10 11.銅,鋅,鐵,鎳含量對焊錫造的影響 P27.1112. 鐵氟龍套管 P27.12 13. PVC線絕緣電阻 P27.1314. 鐵芯(Ferrite) P28.14 15. 膠布 P28.1516. 理論計算繞組溫升 P28.16 17. Lutz Wire P28.1718. 機種材料 P28.18 19.變壓器絕緣油 P28.1920. MFI P29.20 21.助焊劑 P29.2122. 漆包線:2UEWN.MW-28 P29.22 23.理想的軟磁材料 P29.2324. 助焊劑的功能 P30.24 25. 磁化曲線及磁滯回線 P30.2526. CORE的特性參數 P30.26五. 製造工藝 P301.2.實例計算 P31.1 3. 降低XFMR溫升采取的對策 P31.34. 製作LK上限品 P31.4 5.浸漬 P31.56. 分開繞高壓繞組的意義 P31.6 7. 雜訊幹擾的產生 P31.78. ACR P31.8 9. 高頻XFMR噪聲的產生 P32.910. 如何抑制高頻變壓器的噪聲 P32.10 11. 變壓器的Q值 P33.1112. 如何解決安全距離 P33.12 13. 漏電感 P33.1314. 變壓器中的雜散電容 P34.14 15. 銅箔在變壓器中的作用 P34.15六. 安規&信賴性 P351. class130絕緣系統的變壓器用Thermocouple Resistance method的最高溫升 P35.12. 變壓器的信賴性實驗 P35.2 3. 電氣機構名詞解釋: P35.34. 電子元件A,E,B,F,H,N,R,S級絕緣 P36.4 5. ISO是甚麼 P36.5生技部份 P361. MARGIN TAPE P36.1 2. 繞線使用的機器 P36.23. FIX CORE&BOBBIN之膠系 P37.3 工程部份 P371. 生產規格,ECR(ECN)的發行. P372. 材料 同上6. 代用料處理對策 同上第二部分 基本變壓器原理(BASIC TRANSFORMER THEORY) P38一. 基本定律 P38二. 基本原理 P38第三部份 變壓器的功用(Power Transformer Function) P38第四部份 變壓器基本种類(TRANSFORMER CONCEPTS) P391. Flyback transformer using magnetic storage P392. Forward transformer using direct coupling P40第五部份 變壓器的設計(TRANSFORMER DESIGN) P41一. 基本公式 P41二. 設計步驟 P41LINEARITY COIL(線性線圈)應用 P43如果要知道變壓器基本工作原理請按此處一. 電磁學基礎1. 什麼是磁滯回路?請描繪出磁滯曲線並指出飽和磁通密度Beat,最大磁場強度Hmax,剩餘磁通密度Bres,矯頑磁力Hc和交流初導磁率uiac.答:磁性材料的形式特性磁化曲線,我們稱之為磁滯回路.下圖為典型的磁滯曲線: 其中:Bsat為飽和磁通密度Bres為剩餘磁通密度Hmax為最大磁場強度Hc為矯頑磁力.uiac交流初導磁率.2. 甚麼是集膚效應?答:分CORE和WIRE兩方面來談什麼是集膚效應.對CORE,在外磁場作用下,CORE的表面磁疇會感應相同的磁場以抵消外磁場,而使內部不受影響,此种現象稱為鐵氧體的集膚效應.對WIRE,當通過交流電流時,因電子都是負電荷相互排斥,而使電子均勻分布在WIRE的表面,形成表面電流,此種現象稱為WIRE的集膚效應.3. 何為導磁系數?磁性物質中按導磁系數可分為哪幾种?答:在磁場內一點的磁通密度與該點的磁場強度之比,稱為導磁系數,以u表示: Bu= H Dot Bu= tan H 磁性物質中按導磁系數之大小,可分成下列三類:1).導磁系數較自由空間者略小的物質稱為反磁性體. 如:鋼,銅,錫,鋅,水.2).導磁系數較自由空間者略大的物質稱為順磁性體.如:鐵,白金,空氣.3).導磁系數大於自由空間的物質稱為鐵磁性體.如鐵,鎳,鈷.4. 何謂正確值,有效值和測試值?答:在進行實際的量測之前,必須徹底了解元件的正確,有效的測試方式,測試條件,以及這些數值對元件量測的重要性.返回目錄正確值是指排除寄生現象的缺點后,電路元件(電阻器,電感器和的值,在許多情況下,正確值可由包括元件物理成分的數學關係式加以定義,在實際情況下,正確值僅供學術參考之用.有效值必須考慮到元件寄生現象的影響,有效值是電路元件的實際和反應向量的代數總和,因此,它與頻率有關.測試值是以測量儀器所獲得並顯示出來的值,它反映出儀器固有準確性.當測試值與正確值或有效值進行比較時,它通常會存在一些誤差.同時,的量測而有本質上的改變,而其差異視考量的多寡而定,在一些已定義的之下,比較測試值和有效值接近的程度,可以判斷量測的品質如何.有效值是我們想要了解的,並且量測的目標在於使測試值盡可能地與有效值相符.5. L,AL,GAP與ui各是甚麼?相互關係如何?答:L:一定測試條件下的電感值,單位為亨利(H).AL:是基於頻率為10kHz及AC通量密度為10GAUSS(1mT)時,所量測的電感額定值,單位為每平方圈數(N2)的毫微亨利(10-9亨利)注:35.0nH/N2=每100圈為350uH=每1000圈為35.0mH.GAP:即空氣隙(介隙),是把E形磁芯的三對腳都分隔為同等距離的介隙處理方法,而不是只在中腳部份造成空隙,中腳空隙的距離須是介隙的兩倍才能得到同樣的電感值,但其他電氣特性不同.(視截面積的大小確定)Ui:磁導率初值,是AC通量密度峰值為10GAUSS時的磁導率.每种材料所列的磁導率僅供參考,磁芯是按所列的AL值製造的. L=AL*N2 N為圈數 AL與GAP的關係如右圖示.AL隨GAP的增大而減少. GAP6. 對交流信號,何謂峰一峰值,正的最大值,負的最大值,有效值與平均值,請以電壓信號為例,結合圖形表示之,並寫出相應的英文名.峰一峰值:Vp-p表示正弦信號其波峰與波谷的幅值.正的最大值:+Vmax波峰對零點的幅值.返回目錄負的最大值:-Vmax零點對波谷的幅值.有效值: Vrms該交流作用於-純電阻,其發熱量相當於某一直流信號作用於該電阻的發熱量,此直流信號的值即為該交流信號的有效值.平均值:Vavg單位時間內各點信號大小之代數總和/單位時間內之點數和.7. 測得工作放大電路中幾個晶體管三個電極是電位分別U1,U2,U3,判斷它們是NPN型還是PNP型?是硅管還是鍺管?確定e,b,c.U1=3.5VU2=2.8VU3=12VU1=3VU2=2.8VU3=12VU1=6VU2=11.3VU3=12VU1=3.5VU2=11.8VU3=12V答:1).為NPN型硅管, U1為b极, U2為e极, U3為c极.2).為NPN型鍺管, U1為b极, U2為e极, U3為c极.3).為PNP型硅管, U3為b极, U2為e极, U1為c极.4).為PNP型鍺管, U3為b极, U2為e极, U1為c极.8. 甚麼叫PFC?PFC有甚麼作用?答:PFC叫功率因數調整器,即POWER FACTOR CONTROL,對電腦等電器產品,由於大量使用電容,輸出阻抗呈容性,造成電網電壓相位超前於電流,功率因數降低,無功損耗大,浪費電能,故使用PFC以提高功率因數,節約電能.9. 何謂居里溫度?答:居里溫度或稱居里點,是磁性材料所固有的一种參數.就是磁性材料從亞鐵磁性材料變為順性狀態的臨界溫度.其物理本質就是當溫度升高到居里點時,熱騷動能大到足以破壞超交換作用,使離子磁矩處於混亂狀態,飽和磁化強度等於零.也可說鐵芯的溫度達到居里溫度,磁疇結構徹底被破壞,鐵芯全部失去鐵磁性質.10. 何謂法拉第定律?答:法拉第定律就是電磁感應定律.在磁場中,當穿過任一閉合回路中的磁通量發生變化時,在回路中產生的感應電動勢e等於磁通變化率,可表示為: e= 式中,感應電動勢e的正方向和磁通正方向應符合右手螺旋關係,而t 負號代表為楞次定律11. 安培環路定律是甚麼?答:在磁場中,不論導磁介質如何分布,磁場強度矢量H沿任一閉合回路的微積分等於穿過該積分回路所限定面積的電流I的代數和.即: HDL=i如果電流的方向和積分回路的繞行方向符合右手螺旋關係,則上式電流為正,否則為負,H的分布與電流導磁介質的分佈有關.返回目錄 12. 什麼叫基本絕緣,附加絕緣,雙重絕緣和加強絕緣? 答:基本絕緣是指變壓器的帶電部份為防觸電所提供的基本防護而加的絕緣.附加絕緣是指對基本絕緣所增加的獨立絕緣,以便在基本絕緣一旦失效時仍能防觸電.雙重絕緣是指包括基本絕緣和附加絕緣的絕緣.加強絕緣是指變壓器帶電部份所加的單獨絕緣系統,其防觸電要求相當於雙重絕緣.13. 電學參數與磁學參數有著怎樣的對應關係?(電學參數:J I E V Q R)答:電學參數磁學參數1J電流密度A/m2B磁通密度Tesla gauss2I電流A磁通密度Wb3E電場強度V/mU磁場強度Oe AT/m4V電力強度VF磁力線強度A-Tuna5Q導電率-m導磁率Tesla-m/A6R電阻R磁阻14. 磁力線的特點?答:1).在磁鐵處,磁力線自N極上發出穿透介質空間,進入S极,在磁鐵內磁力線自S极穿透磁鐵內部進入N極,故磁力線是一種完全封閉的曲線.2).磁力線與磁力線會合之處,即為磁體的所在處.3).磁力線絕不相交.4).磁力線在任一點方向為該點的切線方向.5).磁場強度大的地方,磁力線越密.6).磁力線的進出方向與磁導體表面垂直.7).磁力線有向旁排斥鄰近磁力線的特點.8).磁力線有沿其長度而縮短的趨勢.15. 甚麼是CTI值?其三類等級要求的電壓分別為多少?#1350, MY9Y #44 #40分別屬於哪一等級?答:CTI(COMPARATIVE TRACKING INDEX)相對電痕指數,是以數值化定義的電痕的破壞效率,是評定電氣絕緣材料的指數.其三類等級要求的電壓為: CTI I600V400VCTI II600V175VCTI IIIa400V100VCTI IIIb175V 返回目錄#1350 CTI II MY9Y CTI II#44 CTI I #40 CTI I16. 屏蔽有哪幾种方式?答:有三种:1).電場屏蔽2).磁場屏蔽3).平面波屏蔽17. 甚麼是磁飽和現象?如何防止?答:當磁場強度足夠大時,磁化強度達到一個確定飽和值Ms(磁飽和程度),繼續加大時,Ms保持不變,可選用Ms值大材料或材料加大GAP.二. 測量方法1. 生產線經常使用的儀器有哪些,主要測試的功能是甚麼?答:如下表:主要使用的測試儀器主要測試功能CH3200,CH6800 HP4285A HP4284AL,LK,DCR,ACR,T.R,C,PHASE(相位)等9031,9053 9052 9071HI-POT,LR,ARCING等8505層間絕緣CH301A CH1320提供偏流CH1062,CH104,CH1069,984L,LI,加偏流等示波器,信號發生器TR,PHASE等2. HP4284A,4194A,4192A有何不同?答: HP4284A是精密LCR測試儀1).20Hz-1MHz,具有8600個以上的測試頻率2).0.05%的基本精度,6位數字分辨率3).測試信號電平(選件001): 5Mv20Vrms(有效值), 50uA200mA(有效值)4).10個存入元件的分選比較器.5).75Hz-30MHz,以100Hz步進6).0.1%的基本精度7).高速測量: 30ms/次8).有列表掃描測量功能HP4192A是低頻率阻抗分析1). 5Hz-1.3MHz頻率範圍2).增益-相位測量:幅度,相位,群延時3).浮點,或接地器件.4).阻值測量:|Z|, |Y|,Q,R,X,G,B,L,C,D,a,%HP4194A是阻抗/增量-相位分析儀1).寬的阻抗測量: 100Hz-400MHz, 10m10M返回目錄2). 增量相位測量: 10Hz-100MHz, -107dBm+15dBm,0.1Db分辯率.3).靈活的測量,計算和分析功能,彩色圖形顯示.4).完全可編程(自動順序編程ASP)3. 請問HP4284A測試上時的兩種歸零方案及特點?答:1).針對測試頻點歸零快2).針對全頻段點歸零耗時4. 圈數比的測試原理:次級側電壓與初級側電壓的比值等於圈數的比值.5. 請問HP4284A, HP4194A, HP 4192A的頻率範圍?HP4194A100Hz-40MHz阻抗測試10Hz-100MHz增益測試HP 4192A5Hz-13MHzHP4284A20Hz-1MHz6. 層間絕緣測試原理及其作用?答:層間絕緣測試也叫脈衝電壓線圈測試,利用線圈對脈衝電壓,電流的感抗特性對線圈進行非破壞性的的檢查試驗,基本原理是在一個定義為基準線圈地測試端加一脈衝電壓,得到線圈中通過的自激振蕩波形,把此波形存入儀器中,再把測試時所加脈衝電壓加到待測線圈上,所得的自激振蕩波形與基準線圈所產生的波形相比較,就可得出待測線圈品質良否的判斷.由於此自激振波形直接與線圈H值與Q值又和線圈之圈數,製造工藝,介質材料(鐵芯或磁芯)又有著不可分隔的牽連,基於測試所加電壓為高壓,當線圈有短路或絕緣不良引起層間放電時很容易由圖反映出來,故層間絕緣測試能較準確反應線圈的各類基本參數.波形如圖所示.返回目錄7.溫升的測量方法有哪些?答:1).點溫度計法:用半導體點溫度計測鐵芯,線包的溫度大致估計溫升情況.2).熱電偶法:將熱電偶預埋在線包中.這种方法可多點,同時測量線包內部溫度,但需要一套熱偶測溫裝置才行.3).電阻法:通過對繞組電阻的測量,計算出變壓器的溫升.基本原理是:銅導線電阻與溫度成正比關係,計算的公式如下: R2t= (234.5+t1)-(234.5+t2) 其中234.5為銅線的溫度系數 R1此法簡單易行,且能滿足精度要求,多采用這种方法測量溫升.8.何謂ARCING?簡述ARCING測試原理?答:ARCING在英文原意為”飛弧,打火,跳火花”的意思,在變壓器測試中,當高壓瞬間輸出時,在待測變壓器兩端(初次級間)產生的火花或電弧即為ARCING.當用金華9053測試變壓器ARCING時,其原理圖如下:高壓輸出在DUT兩端產生一高頻電流,在CURRENT SENSE上讀取信號,一部通過高低通示波器產生一個大於2KHZ小於100KHZ的信號,與機器的設定之ARCING電流進行比較,另一部份通過整流,A/D轉換讀取實測值.7. 用AC或DC打耐壓時有何區別?答:1).用AC測變壓器耐壓時,因AC具有大小方向周期性變化的特點,故不能對雜散電容充飽電,故不知變壓器真正漏電流大小.2).用DC可對雜散電容充飽電,故其漏電流即為真實值.返回目錄3).用DC打耐壓會對材料進行充電,故需特待測物放電后才可做下一步測試,較浪費時間.4).對同一數值之AC與DC,因AC具有2倍最大值的特點,故AC更易傷人.8. 如何比較準確的設定變壓器的層間耐壓值?答:1).首先被測物須符合測試條件,電感量需80uH以上,電感太低可串聯一個電感.2).選擇1020PCS其它特性次OK的被測物,從最小電壓開始測試,OK以后再往上疊加測試電壓,直加到畫面波形出現電暈以后,此時的電壓為臨界電壓. 1020PCS測過以后,取之多數相同的臨界電壓,再乘以0.9或0.8(系數)使可得出此變壓器的層間耐壓值.9. 用何儀器可測試變壓器的相位?答:1).用CH310(或3245)可以直接變壓器之相位,其接法是: 以上讀數如果是正的即代表同相,如果是負數即代表為反相.2).用信號發生器+示波器(二通道)也可以測出變壓器之相位.其接法是: 在變壓器的主繞組的起始端夾上信號發生器(20KHz,1V)和示波器第一通道的正端,在被測繞組的起始端接上示波器第二通道的正端,如波形在同一邊,則同相位,如波形不同邊,則反相位.(如上右圖)3)用測電感法(一般可以測電感之儀器),就是把變壓器主繞組和被測繞組的起始端和結束端短路,如電感比主繞組電感大,則同相,反之則反相(主繞組圈數須大於被測繞組)10. 用熱偶線法如何測試變壓器溫升?答:1).取一熱偶線在繞線時固定在待測線包中底層.(通常置於底層)2).將待測線包做成成品,標為待測物.3).將熱偶線接在溫度記錄儀INPUT.4).按要求將待測物接上負載,並供給電源.5).當待測物達到熱平衡時,關閉電源並取下記錄紙,讀出溫升曲線.11. 測量變壓器空載損耗(鐵損)應采用甚麼儀器,常用的這种儀器有何型號?返回目錄答:應采用瓦特表,常用瓦特表有D26-W(=1)和D34-W(=0.2)兩种.12. 漆包線耐壓如何計算?答:漆包線耐壓的數值主要按絕緣漆的厚度而定,(如下方程式)但也受到銅線之直徑,線圈的溫度及不同種類之絕緣漆的影響.Ds=t*Vu 其中Ds耐壓值 t絕緣厚度(um) Vu每微米絕緣漆耐壓13. 電感值為甚麼會因測量儀器的不同而不同?答:對於小型變壓器來說,電感值通常都很小,因而導線之間的離散電容及線路歸零對測量來說變成一個重要因素,用各种不同儀器所測電感值不同,其原因除了儀器本身誤差以外還有以下幾方面原因.1).測試信號電流,鐵芯式電感器與測試電流有關,如圖所示,不同儀器測試信號電流有異,故L值有所不同.(如圖)2).一般阻抗測試儀會輸出一种電壓驅動的測試信號,不同儀器采取的測試電路有所不同,輸出信號度有差別,故L值有所不同.3)人為的測量手法與方式不同,影響測試的重復性與再現性(見QS9000的儀器重復性與再現的分析)4).Q值測量的精度,一般來說,阻抗測量儀器的Q值測量精度都不太高,尤其在測量Q值較高時,下圖為HP4149與HP4284A測量Q值時的比較.由圖可,見在相同Q值測量時,4284A的準確度要比4194高?14. 如何測量鐵芯飽和值Ms(只求標準線圈,固定頻率下電壓值)?答:鐵芯的飽和與頻率有關,頻率越高,越容易飽和,實際上在飽和的臨限點上,電壓頻率比值都是一樣的.所以,可將信號發生器定在低頻率位置,一邊調整初級電壓,一邊測試次級波形,直到發生飽和,即次級飽和點電壓往下急降,波形失真. 返回目錄三. 設計1. 請計算A,B兩點的沿面距離:如圖.(安規的要求) 安規上有明確規定若CD1mmIFCD1mmCreepage (A, B)=5+4+1+4+5=19(mm)Creepage (A, B)=5+1+5=11(mm)2. 對於Flyback(馳返式)和Forward變壓器來說,當初級開關OFF時,傳輸的能量分別存儲於甚麼地方?答:Flyback式變壓器存儲在GAP中.Forward式變壓器存儲在次級電路的CHOKE中.3. 對於Linearity Coil,其特性曲線如下圖所示,試問影響A,B,C各點電感的最主要因素分別是甚麼?答:A是圈數,B是磁芯磁力;C是鐵芯中徑.4. 如何做送樣資料,一份完整的送樣資料包括哪些內容?如下:藍皮書印有客戶,品名,版本,送樣日期,(返卻印章),本廠及客戶的P/N環保書需有工廠負責人簽名(有要求ISO14000的工廠)圖面外觀尺寸圖,繞線結構圖,(標準品剖面圖)特性表L,LK,DCR,T.R,HI-POT,LR,INDUCED VOLT,ACR等或客戶要求項目信賴性表樣品的賴性實驗項目及要求材料表BOM樣品使用的各類材料匯總(除包裝)印章圖產地,周期,字體大小及耐溫等級說明(附於外觀尺寸圖上)包裝圖CARTON的外觀尺寸,材料數目及重量測試數據表依特性表測試,並按圖面中外觀尺寸來量尺寸QC工程圖品管或工程部提供的控制生產作業流程UL卡顯示所使用材料的絕緣等級其化圖表Z的曲線圖,TCH/RCH()-f曲線圖CPK的分析 返回目錄5. 請畫出開關電源的典型框圖:6. 變壓器的等效回路:3138 178 7286154A-7062MP-130BDCGM9801B7. 印章代表哪些意思?答:3138 178 72861:客戶的P/N.54:客戶代碼 A:桃園送樣7:97年送樣062:送 樣編號.DCGM:製造產地 9801:生產周期 B:送樣版本MP-130B:溫度等級8. 在許多變壓器中,常為了避免鐵芯飽和,試問何為鐵芯之飽和,變壓器長時間工作於飽和狀態有何影響?答:鐵芯飽和,在一定截面積之下,交流(AC)電流產生磁力線,電流變化不斷增加,磁力線越密,當磁力線密到一定程度時,不再隨磁場強度增加而增加,此為鐵芯飽和現象,磁通不再變化,由電感定義,電感阻抗為0,幾乎變成為一根導線.此時如果要增加磁力線,唯一的途徑是加大鐵芯截面積,變壓器長期工作在飽和狀態時,會可能引起過電流及過熱,進而將燒毀 變壓器.9. 解釋變壓器中渦流損的定義?答:渦流損是因為鐵芯中交變磁通不僅在線圈里感應出電壓,在鐵芯中也會感應出電壓,鐵芯由於也是導體,在感應電壓下形成電流,稱為渦流,渦流遇鐵芯阻力,就會形成電路中功率損失.10. 在變壓器設計中選擇鐵芯應該注意哪些因素?答:1).飽和磁通密度高.Bs大,由=B*A,要得到一定的磁通, Bs大可使鐵芯體積小,使變壓器更小型化.(表中A為截面積) 返回目錄2).導磁系數大,u越大,鐵芯束縛磁力線能力強,相對來說漏磁通會小一些.3).鐵損小,鐵損如果大會有溫升,對變壓器的工作特性會有影響.11. 此為一開關電源穩定器框圖(如下圖),試分析,當次級繞組多一圈時,對別的次級輸出電壓有何影響,定性分析之.答:從中采樣放大光耦合到波寬控制電路為一負反饋電路,開關管導通的波形變寬,輸出電壓變高,反之則降低,穩壓電路原理為:當某种原因使得輸出電壓升高,在輸出端經電壓采樣放大后,會使光耦合器中的二极管電流發生變化,光耦合器就把輸出端電壓變化信息反饋回脈寬控制電路,使開關管工作波形由寬變窄,這樣把輸出端電壓降低,完成穩壓目的,當繞組H多一圈,由變壓器原理可知,會使繞組H輸出端電壓升高,經負反饋電路過程,使輸出端繞組H端電壓偏低了.12. 變壓器線包的設計有哪些要求?答:1).絕緣材料選取應符合選定的耐熱等級.2).有高壓時,繞組間可用環氧樹脂絕緣或實行真空澆法.並采用介電系數小的材料.3).不會產生電暈(局部放電)4).工藝上防尖刺,有利於提高暈電壓.13. 變壓器在受潮前后電阻的變化.返回目錄高溫絕緣電阻(又稱熱態電阻)是變壓器在熱平衡狀態下的絕緣阻抗,受潮線包在通電受熱過程中,電阻會上升,但卻要經過一個最小的變化,這個電阻過小有擊穿的危險.14. AIR GAP對導磁率u和外加直流有甚麼影響?Air gap對導磁率的影響是: Air gap越大,導磁率越低,而對外加直流的影響正相反, gap越大,外加直流的範圍越大,因為gap小時導磁率u大,電流大時易飽和,可gap大時,導磁率u小,需要的飽和外加電流大即不易飽和,它們的關係可用下圖表示:15. 氣隙對導磁率的影響是甚麼?答:變壓器在的情況下,必須加入氣隙,以儲存能量,加入氣隙對導磁率及其它方面有如下改變(如下圖所示).1).u下降,Hc不變. 2).Br下降,動作範圍3).可儲存能量另外由於Air gap會降低導磁率,同時也降低Br,因此可以增加動作範圍B16. 變壓器鐵心的飽和磁通與振蕩頻率關係的簡單推導.答:在變壓器的設計中,需考慮到鐵芯的磁通飽和.下面作一個簡單數學推導.假設在鐵芯上繞有N匝線圈,為了簡化推導,加上如圖方波電壓,磁通量為,則: dV=N Dot兩邊各以半周期積分,並令=B,則:返回目錄B為磁通密度,A為鐵芯之橫截面積,磁通密度與電壓V的積分值成比例.在0T/2的半周期間,電壓V之值為19.回答共振式穩壓器的工作原理.答:右圖所示為標準磁化曲線,傳統的變壓器是設計在線性部份,一次側電壓變動二次側電壓也隨之變動,變動部份即為圈數比,若輸入為正弦,則輸出也為正弦.而共振式穩壓器輸入是正弦波,而輸出是方波,要作到這一點,變壓器須設計在非線性曲線下動作,但傳統式變壓器是無法在飽和區應用的. 共振式變壓器是利用旁路(shunt)磁路和連接在外一個電容,來達到非線性的操作,當二次側在磁化曲線飽和區動作時,允許一次側的動作點,超過線性部份,如圖(1),當一次側輸入電壓變動時,引起電流變化,從I1到I2,而產生比例變化的1到2,但因為有旁路磁路和電容的關係,使得二次側的電流從I3到I4,而致使磁通從3到4,因為二次側的動作點在磁化曲線的飽和區,所以其二次側電壓的變化比例,比一次側小.圖2為共振變壓器的示意圖,由於存在適當的旁路磁路,可以讓一次側與二次側相互有一些磁通不交連,又因為存在一個合適的電容,當一次側磁通,感應成為二次側電壓,使電容的電流流進二次,側而此電流發生在鐵芯的右足即二次側部份,且與一次側磁通同相,所以二次側磁通增加,使得右足部份進入飽和區動作,而此時一次側動作在線性部份,這樣便形成了前面所述的動作形式. 20.對初學者,高頻變壓器的設計應分哪幾步?答:1).求XFME之輸出功率Po.Po=(Vo+Vf)Io Vo:客戶要求之輸出電壓.Vf:輸出電路中濾波,整流電路電壓Io:客戶要求之輸出電流2).決定CORE之形狀,大小.根據XFME之溫升要求,可由CORE廠家提供的材質表進行選擇.3).求初級匝數,由CORE之Bmax選定.4).求次級匝數. NS V0+Vf Ton由公式 = Dmax Dmax= NP VH Ton+Toff 返回目錄 上式中VH為輸入電壓最大值5).初,次級線圈與每匝相當之斷面積Sp,Ss.21.如何根據客戶要求之輸出功率選擇CORE TYPE?答:由下表可知(AT 100KHz)以PHILIPS 3C80材質為例:POWER RANGE (W)CORE TYPE500E65; EC70; U93; U10022.在XFMR設計中,為甚麼要滿足一定的L值?答:由Wo (1/2)LI2Po= = =(1/2) LI2f (1) T T知對於給定XFMR,f為不變的量 TonD= Ton+Toff又由Po=Io*VoP1=V1*I*D因為D與f對應其中 為定值(與f對應)則要達到一定的積,I必為定值.所以由(1)式知L為一定的值才能滿足Po所以L值是滿足Po的必要條件.23.由L=ALN2知,不要GAP(即增大AL),減少圈數,同樣可以達到一定的L值,為甚麼實際上並不全是這樣呢?答:由 LIPP*109Bmax= Ae*NP其中: Bmax 最大磁通飽和密度 L 電感值 IPP 輸入電流峰值 Ae CORE有效截面積 返回目錄NP 初級繞組圈數式中,由前面第3題知, L,IPP由PO決定,當選定CORE后, Ae也是一定的. NP的大小是由Bmax決定的,當NP太小時,所計算之Bmax太大,和實際使用CORE之Bmax不合,導致所使用的CORE進入飽和工作區,這是不允許的,所以NP應視CORE的Bmax來定.24.DC電感器通常分為哪三類?答:1).專門設計用於由零至全負載時保持比較穩定的電感.2).專門設計在最低負載狀態下(擺動)具有較大電感值.3).需要一個最小的電感值.25.變壓器在電子設備中的作用?答:1).提供各种電位,確保系統正常工作.2).提供系統中以不同電位間,操作部份的電氣隔離.3).對交流電流提供高阻抗,對直流則提供低阻抗.4).在不同電位下,維持或修飾波形與頻率響應.5).用來改變電阻,阻抗,達到最佳功率匹配(當電源內阻與負載電阻相等時,負載能從電源獲得最大功率.)26.對同一變壓器,若輸出分別采用三种整流電路