变压器基础知识

1 56 第一章变压器制造材料 第一节漆包线 WIRE 1 术语定义 1 1 漆包线 具有漆膜绝缘 层 的电线 主要用作绕组线 规格 指漆包线导体的标称直径 以 mm 为计量单位 统一规定为小数点后 保留三位有效数字 如 1 000mm 或于 0 125mm 1 2 型号 漆包铜圆绕组线代号为 Q 按绝缘材料特征分 油性类漆 Y 聚酯类漆 Z 改性聚酯漆 Z G 缩醛类漆 Q 聚氨酯类漆 A 聚酰胺类漆工 X 聚酰亚胺类漆工 Y 环氧类漆 H 接漆膜厚度表示方法 XXX 例 130 级厚漆层聚酯漆包铜线 QZ 2 130 130 级薄漆层聚氨酯漆包铜线 QA 1 130 2 漆包线的检查项目分类 IEC 标准 2 1 尺寸 最小漆膜厚度 最大外径 导体公差 导体 F 值 2 2 机械性能 伸长率 回弹性 柔韧性和附着性 圆棒卷绕 拉伸 急拉 剥离 耐刮 热粘合和溶剂粘合 2 3 化学性能 耐溶剂 耐冷媒 焊锡性 耐油性 2 4 电性能 电阻 击穿电压 针孔及绝缘连续性 介质损耗系数 2 5 热性能 热冲击 软化击穿 热失重 高温失效 温度指数 3 漆包线检查项目对使用中的作用和意义 3 1 击穿电压试验 是一切品种漆包线必须检测的项目 所有使用漆包线的电器产品 都要通电后才能启动作功 如果漆包线的绝缘层不能耐受一定的电压和电流则该电 器产品之绕组击穿短路即不能继续使用 根据漆包线品种 规格 用途的不同电压 击穿值也不同 一般线径越粗漆膜越厚电压击穿值就高 线么越细漆膜越薄电压击 穿值就低 测试电压击穿 0 10mm 及以下规格采用圆棒法 0 11mm 2 50mm 采用扭 绞法 2 50mm 以上采用铝箔法 见下图 2 56 击穿电压试验用试样扭绞装置 1 固定夹具 2 试样 3 旋转夹具 击穿电压试验用圆棒和试样的安装 1 圆棒 2 接线柱 3 绝缘板 4 试样 3 2 软化击穿试验 主要是检测漆包线在热状态下漆膜的软化性 漆包线在电机绕组 中通电工作后由于导体电阻原因会使绕组发热 同时由于热膨胀 线间产生一定压 力 而这项试验既通电 又加温同时又加一定负荷正是漆包线在工作状态下的模拟 试验 对漆包线的使用寿命和安全性具有重要意义 软化击穿试验有定温法 升温 法两种 我国用 IEC 采用定温法 日本 美国采用升温法 定温法采用仪器见下图 软化击穿试验仪 1 试样 2 试样插入槽 3 金属块 黄铜 4 陶瓷压杆 5 压杆 6 负荷 7 水银温 度调节器 8 试样 9 试样接线柱 10 绝缘底座 11 热点隅插孔 3 3 回弹性试验 检查 0 05mm 1 6mm 漆包线的回弹性 以漆包线在仪器上回弹角的 度数表示 主要检查漆包线的软硬度 漆包线的柔软度对电机电器绕组的成型性 槽满率起重要作用 一般生产厂绕线工序或嵌线工序反映漆包线 好用 不好用 3 56 实际上是漆包线的 软 和 硬 所造成的 在试验中回弹度数越小则漆包线越软 反之则硬 回弹性试验仪 1 试棒 2 试棒固定螺钉 3 轴 4 锁紧装置 5 锁紧装置 6 底座 7 刻度盘 3 4 急拉断试验 检查 1 00mm 及以下漆包线漆膜和导体之间的附着性能 在一般的 情况下 漆膜会牢固的附着于导体的表面 但由于铜导体的表面氧化 油污 绝缘 漆性能不良或漆包线生产工艺的不合理会造成附着力下降甚至在急拉后 漆膜会破 裂或脱落 这样整个漆包线的电性能 热性能 化学性能等均会随之下降 甚至不 合格 急拉断试验是在一定长度下以每秒 4 米的速度拉断观测其漆膜是否脱落或破 裂 试验仪器见下图 急拉断试验 1 杠杆臂 2 规定伸长 3 可调档块 4 试样 5 固定夹具 6 楔形线夹 3 5 剥离试验 检测 1 00mm 及以上规格漆包线漆膜的附着性能 将一定长度的漆包 线放在试验仪器上用刮刀将二面漆膜刮掉 然后轴向扭转 观察其漆膜破离 脱落 时的转数 转数越多附着力越好 剥离仪器见下图 剥离试验仪 4 56 1 旋转夹具 2 试样 3 固定夹具 刮刀 刮去漆膜后的漆包线断面 3 6 刮漆试验 对 0 25mm 及以上漆包线漆膜强度进行的试验 中国 IEC 采用单项 刮漆 日本 美国采用双向刮漆 用户在绕线圈过程中达到一定容积内规定圈数和 一定的线圈形状在胎具和放线中间需加一定涨力 往往采取一个夹具 如果漆膜硬 度不够 则会使表面损伤破坏漆膜绝缘 测试漆膜强度是用一根细的钢丝上加一定 负荷在漆包线平行面上进行单向或双向运动 单项刮漆是在一定负荷乖以杆捍指数 的数值不刮穿为合格 单向刮漆仪如下图示 单向刮漆试验仪 1 试样校直手柄 2 负重刮漆装置 3 固定支点 4 指针 5 刻度尺 6 复位杆 7 琴钢丝 8 120 分度指示手轮 9 可升降支承台 10 试样 往复式刮漆试验仪 1 刮漆装置 2 试验电源 3 扁线试样 4 夹线台 5 钢针 3 7 热冲击试验 试验漆包线漆膜的耐热击性 漆包线用于电机绕组 当电机带负荷 运转时会经常遇到机械故障 带来外界阻力 此时电机会超负荷运转 电流突然增 大 温度上升 另电机在带负荷起动时或需连续正反转的状态下电流会增大几倍 5 56 在上述情况下需漆包线能耐受短时间的大电流高温情况下绝缘不被击穿的能力 检 测热冲击的方法是将漆包线按标准规定的直径将线绕成线圈 然后放入按标准规定 温度的烘箱内一定时间取出冷却 观察漆膜是否破裂 3 8 漆膜连续性试验 漆包线用于电器绕组每一个线圈需要几十米至几千米不等 在 大长度下 如果漆膜在某一段出现缺陷造成短路 整个线圈就会烧毁乃至整机损坏 特别是较细规格的漆包线要求漆膜的绝缘有较好的连续性 此项试验是将漆包线导 体通一电极中间通过几个滑轮为另一电极施加一定电压在一定速度下行走 在规定 的长度内不超过几个击穿短路点为合格 此项试验规格为 0 05mm 1 6mm 试验原 理为下图 适于线径为 0 05mm 到包括 0 25mm 漆包线用导轮的尺寸和安装 适于线径为 0 25mm 到包括 1 60mm9 漆包线用导轮的尺寸和安装 3 9 耐溶剂试验 漆包线绕制线圈后一般要经过浸工序 而浸漆中含有大量化学溶剂 为了保证在浸漆烘干过程中漆膜不被腐蚀破坏所以要求漆包线膜要有一定的耐溶性 能 试验方法是采用标准规定的溶剂混合后交漆包线放入溶剂中在水浴中加热至 60 保持 30 分钟后取出 在规定时间内削成一定角度的铅笔进行刮削 在一定 H 值 内不刮破为合格 3 10 焊锡试验 专门对焊性漆包线如聚氨酯漆包线的可焊性能试验 其试验方法是 将锡和铅比 60 40 溶化在一容器内温度为 375 5 试验时将线样垂直插入 其时间随规格而不同 取出后其焊锡部分表面应平滑 无针孔及漆膜残渣为合格 6 56 3 11 试验项目与试验方法对照表 序 号 项目名称试 验 试验方法序 号 项目名称试 验 试验方法 1尺寸T SGB4074 213耐冷冻剂T SGB1074 28 29 30 2电阻 GB3048 214焊锡性 GB4074 26 3伸长率 GB4074 315热粘合性 GB4074 27 4回弹性 GB4074 416介质损失角正切 GB4074 22 5柔韧性和附着性 GB4074 3 6 8 917耐含水变压器油T SGB4074 23 6热冲击T SGB4074 1118失重 GB4074 24 7软化击穿 GB4074 1319高温失效 GB4074 25 8刮漆 GB4074 1420盐水针孔 JIS3003 6 9耐溶剂 GB4074 1621拉伸盐水针孔 SJ3157 88 10电压击穿 GB4074 17 11漆膜连续性 GB4074 20 12耐热性TGB4074 21 2 其它线种 4 1 李支线 绞合线 LITZ STRAND WIRE 多股绞线 按一定比例股数和绕距绞合 在一起的漆包铜线称为李支线 4 2 丝包线 USTC 很细的多股线外加丝线被覆或多股线中加一条丝线 以增加强度 而不易被拉断 4 3 三重绝缘线 此为日本古河电工开发出来的一种三层绝缘漆包线 它的漆包厚度是一般线的 3 5 倍 可以承受较高的绝缘试验电压 所以绕制变压器时 可以不包层间绝缘胶带 5 绕线工序的嵌线操作注意事项 5 1 绕线工序的环境应防尘 干燥 室温最好在 10 30 为宜 5 2 操作者应穿干净工作服 手上沾有油污时不要进行操作 5 3 操作前应对漆包线导体直径进行测量 同时检查绕线机器各部滑轮是否灵活 还要注意绕线涨力的调整 防止将漆包线拉细造成电阻值升高 7 56 5 4 电机线圈嵌线如果手工进行应用木质 竹质或塑料片进行 用木棰敲打时应注 意铁芯的突出角位对漆膜的碰伤 应用聚酯 聚氨酯漆包线时应加倍注意 6 线的作用 在我们公司生产的变压器等电子器件中 线就是起到传导的作用 7 漆包线的应用 7 1 圆形铁心绕线时需使用外加有尼龙的漆包线 7 2 必须使用与工艺书相符的规定耐温等级 例如 F 级耐温的产品不能用 QA 1 的线 去绕制 7 3 若以 QA 2 的铜线代用 QA 1 去绕制变压器时 必须考虑线包会不会过饱 BUILDING 的问题 7 4 铜线线径和代用 原则上以粗一点的铜线去代用细一点的铜线 但不可以相差太 大 代用必须考虑客户的要求 所以代用时最好取得客户承认方可 7 5 STRAND WIRE 多股绞线 依工艺书规格要求线种 线径 股数去绞线 多股绞 线不宜绞得太紧 以免漆包膜破裂 一般的绞距为 11 13mm 7 6 LITZ WIRE 多股编织线 严格区分多股编织线 有一定比例股数 但现在已不区 分 把 STRAND WIRE 当成 LITZ WIRE 来称呼 7 7 使用 TEX E 漆包线时 最困扰的一个问题是焊锡 因它的三层绝缘漆膜要完全吃 锡需较长时间 故此在吃锡点上方的漆膜上会呈现枯黄色 且骨架容易变形 影响 外观 则此线在接线前首先将绝缘层去皮 8 56 第二节骨架 BOBBIN 1 定义 线架与底座是支撑线圈的骨体 再配以引脚 也有的线架没有引脚 而是用导线代 替之 则形成一个完整的支架 使变压器各出入线 可以方便地缠焊在引脚上 2 骨架种类 根据变压器绕线和设计的需要 线架可以分为 EI 型 EE 型 ER 型 EC 型 UU 型 EF 型 日字型 子母型 抽屉型 EEL 型 圆弧型 SMD 型 EP 型等 3 1 电木材质 3 1 1 电木骨架是由电木粉经过注塑机高温射出成型的 其使用之模具为热模 温度 约出成型骨架 电木骨架是由电木粉高温下压制成型 所以它具有耐高温 绝缘 硬等特点 但韧性不是很好 有点脆 那么 在绕线及接线时不能用力过大 以免 将骨架拉坏 3 1 2 目前我们公司使用电木骨架的有以下几种类型 EEL16 型 EFD25 型 EC35 型 ER40 型等开关电源变压器 颜色一般为黑色 另 外也有 PQ 型用的 但量不大 3 2 塑料 胶 材质 3 2 1 PBT 材质 PBT 材质是热塑性塑料 它是经高温热熔后 射注入模具中冷却后成型的 PBT 具有良好的成型性能 所以其成型骨架的壁厚比电木薄 它还具有韧度各绝缘 性能 但此材不能耐高温 那么在烫锡前接线时 应视骨架档板高度尽量将线挑离 骨架引脚根部 但缠线不能高出档板 以便烫锡时容易上锡 在高温烫锡后 引脚会移位 造成引脚之脚距不符 整形困难 所以烫锡前一定将 锡炉温度控制好 约 420 并且烫锡时间不要过长 骨架制造商为了控制烫锡后 引脚变形 在骨架插脚处一般留有气孔 以利于焊锡时可以更快地散热冷却 如下 图 9 56 此材在绕线时不能用力过大 以免骨架受力后变形 难以套入磁芯及外观尺寸超出 规定范围 为了增强其硬度及耐高温 一般制造时加入玻璃纤维 使用温度可达 140 目前我们公司使用 PBT 骨架的有以下几种类型 EE16 型 EE19 型 EE25 型等共模线圈 滤波 或推动变压器 另外 一些特别的 开关变压器也有使用 颜色一般为白色或黑色 3 2 2 PET 材质 PET 与 PBT 材质相近 强度比 PBT 略高 颜色一般为白色或黑色 3 2 3 LCP 树脂是芳香族树脂 具有高溶点 335 352 它们的特点包括在高 温下具有良好的尺寸稳定性及抗塑性变形 由于其注塑性良好 则可生产厚度为 0 25 毫米的 SMT SMD 线圈骨架 由于厚度比较薄 则绕线时要特别注意 不能用力 过大 目前我公司使用的 LCP 材质骨架的有以下几种类型 EC10 型 EFD15 型等 SMD 变压器 3 3 尼龙材质 PA 全球使用中的线圈骨架有一半以上是用无增强和玻璃纤维增强的聚酰胺 尼龙 树 脂 包括 PA66 PA6 PA612 等 PA 材质具的良好的坚韧性 延展性 插针能力和生产能力 但硬度不够 易变形 则绕线时不能用力过大 目前我公司使用尼龙材质骨架的有以下几种类型 EI28 型 EI35 型 EI42 型等矽片变压器的骨架 4 脚位算法 4 1 一般而言 BOBBIN 正放置 PIN 朝下 左下脚为第一 PIN 然后顺时针方向算 大部分的制造厂家都会在 PIN 上有区别 a 斜角 PIN1 b 凹沟 PIN1 10 56 c 不同 PITCH PIN 距 d BOBBIN 顶端有一圆凸点 其相对应底下为 PIN 1 e 直接在 PIN 旁标上数字 f 两边 PIN 数不相同 例如 一边 5PIN 一边 6PIN 也有少部分 BOBBIN 没有任何可 资区别者 在此情况下 绕线前先把空 BOBBIN 选择同一方向打 白或黑 点以资区 别 打点的方式 有的是打在 PIN 侧 有的是打在顶端 客户插件时容易区别 当 然客户在设计时会注意到防呆措施 把不同的空 PIN 选择不对称的拔除 PCB 板相 对位置不钻孔 插件时插不进去 以防插错方向 烧掉电路板 4 2 EP 型和 BOBBIN 有两种算法 a 一般性的顺时针算法 b 估算 在使用 EP BOBBIN 特别注意客户规格书中标示的脚位算法 4 3 例外 a 客户懂得一般性公认的算法 但基於 PCB 板 LAYOUT 布局 陈设时 印刷电路线 无法布线 此时脚位算法依客户 SPEC 上所标示的方法 11 56 b 客户不知道 BOBBIN 脚位的习惯算法 只依有缠线的 PIN 标 1 2 3 有的从 左算 有的从右算 此种规格应特别注意与实际的 BOBBIN 对照 并在作业指导书上 转换为公认算法 以免厂内生产线困扰或弄错 5 线架的选择 一般变压器厂锡炉温度都很高 在 420 以上 为了减少镀锡后 PIN 移位现象 除 非找不到客户要求尺寸的电木线架 万不得已才先选用 PET 或 PBT 线架 很不幸 非用 PET 或 PBT 线架时 应增加生产线工时 并告诉生产线 缠 PIN 只要不超过突 点时 缠线尽量不要压到最低下 以免镀锡时漆包线陷到线架内面 无法吃锡 为 了使漆包线完全吃锡 延长镀锡时间而使 PIN 移位变形情况恶化 5 1 选择 PIN 距与排距时必须符合客户规格要求 并注意尺寸必须能与铁心配合壁 长 积厚等 5 2 在尺寸许可的范围内 尽量选择绕线幅度略大者 以免布线会有一圈绕不下去 的问题 6 线架的检验 线架的检验主要有 外箱标示 外观尺寸 材质 耐温性 PIN 数与 PIN 位 PIN 承 受拉力 6 1 外箱标示内容 规格 数量 安规 厂商检验标准等 6 2 外观尺寸 线架高度 宽度 长度 槽宽 槽深等各部位尺寸 PIN 长 PIN 距 PIN 直径 PIN 排距等尺寸 PIN 数是否相符 PIN 是否松动 是否露铜 氧化 刮 伤 倒角等 铁心套入线架是否紧或卡死 上下 立式线架 或左右 卧式线架是 否还有 1 0mm 的间隙 6 3 线架材质 是否为规格书要求材质 可从外观上简单地认别 各部位尺寸是否 太大影响作业 是否破损 成型不全 射料不足 变形或污秽 6 4 拉力试验 线架管壁厚度是否在 0 8mm E130 以上 或 0 5mm E130 以下 能否 承受 AC5KV 3mA 或者 AC4KV 3mA 之高压 尼龙线架加温 180 20 分钟之后 用 1KV 1mA 高压试验时 不得击穿现象 6 6 耐温性 经锡炉 450 500 3 秒钟镀锡 是否有掉 PIN PIN 红塑碳化 爆裂 熔化 变形 PCB 支架的在 400 20 时 不可有变色 铜皮不可脱落 白色塑胶线 架烘烤 100 1 小时后 应无变色现象 这样对制程变形有抑制作用 测耐温性良好 12 56 第三节铁芯 CORE 1 定义 在变压器上 铁芯可以说是变压器的心脏 铁芯供给二侧线圈共同的磁路 用以产 生电磁感应作用 2 铁芯种类 按铁芯特征 铁芯种类较多 目前常使用的有 矽钢片 H 型 Z 型 铁氧体 高 BS 高 铁粉 芯 坡莫合金 PA PB PC PD PE MPP 高磁通量等 3 铁芯特性的名称解释 iac 交流最初导磁率 铁芯刚通过交流电时的导磁系数 e 有效导磁率 在封闭的磁回路里 经磁化而有效能产生自感的导磁系数 Bs 铁芯饱和时的磁通 Br 残留磁通 当铁芯一度饱和之后 即使让磁场强度在回复到零 铁芯中仍然有 部分磁通残留 称之为残磁 Hc 矫顽磁力 或称保磁力 将残留磁通矫正至零 所需的磁场强度 Tc 居里温度 或临界温度 铁芯的磁导系数随温度的上升而增加 但达到某一温 度时 导磁系数完全崩溃 此点的温度称为居里温度 4 铁芯的型值与使用范围 铁芯因不同的烧结温度 不同和物质配比例 可以烧结出各种不同的材料 一般来 讲 镍锌铁氧体铁芯比锰锌系的铁氧体铁芯的使用频率范围宽 值是衡量铁芯性 能的一个重要参数 值越高 铁芯使用频率范围就越小 如下表 值 Gs 使用频率 KHz 10000200 以下 2500500 以下 10001000 以下 13 56 1255000 以下 5 铁芯的区分与使用 铁芯的代用应以特性相近者为原则 并非高 值铁芯磨 GAP 使电感值符合规格要 求就能代用 因为铁芯的使用不能简单地以初始导磁系数 值相同就可以代用 它 还有娇顽磁力 磁通量等十几个特性参数由于变压器的使用特性有着非常重要作用 一般功率铁芯大概使用频率范围到 500KHz 但 3F3 可达 1MHz 因此要代用 3F3 的铁 芯 除非了解客户电路设计 否则应征求客户同意 至于其他同为 POWER 电源 用铁芯 若不是很高的品质要求 值相近的可以代用 如客户要求很高的 还是不代用为宜 最常碰到的是 TDK CORE PC 30 是否可以代用 PC 40 的问题 尤其有 GAP 可调电感值 还是要依客户的品质要求在那里去决定 并非一律可代用 目前 SWITCHING POWER 开关电源 用变压器线包都很胖 每一个厂家相同称呼的铁 芯 其窗宽并非完全一样 往往差 0 5mm 或 1mm 而无法组装 这也是值得注意的一 点 6 铁氧体铁芯 FERRITE CORE 铁氧体是一种软磁材料 它是复合氧化物烧结体 具有高磁导率 高磁通密度 高 频高温下低损耗 电阻率很高等 适合高频下使用 但 Bs 值比金属软磁材料小得多 较普遍使用在开关电源中 铁氧体铁芯一般分为三种 锰锌铁氧体 Mn Zn Ferrite 镍锌铁氧体 Ni Zn Ferrite 铜镁锌铁氧体 Cu Mg Zn Ferrite 等 6 1 锰锌铁氧体 6 1 1 锰锌铁氧体是铁氧体其中的一种 电阻率较其它两种低 所以不能只在它本 身绕线 绕线必须于骨架上完成 并且作较好的绝缘 否则会出现线圈与铁芯的耐 压不良 6 1 2 锰锌铁氧体的应用 抗电磁干扰 EMI 计算机系统 多媒体系统 汽车系 统 照明系统 办公室自动化系统 自动控制系统 家电系统及其它开关电源等 6 1 3 为了配合各种场合的使用 锰锌铁氧体形状一般有 EI 型 EE 型 EFD 型 EP 型 EC 型 UU 型 ET 型 PQ 型 RM 型 下图是它的形状表示与一些典型应用 14 56 6 2 镍锌铁氧体 6 2 1Ni Zn 系铁心磁损极小 高电阻 因此用三用表量电阻 类似绝缘现象 所 以可以在它本身上绕线 6 2 2 镍锌系铁心的初导磁系数 通常不高 很少超过 i 1800 者 6 2 3 镍锌铁心可使用频率范围较宽 可达 20MHZ 6 2 4 最典型的镍锌铁心是 DR CORE R CORE 其次 RING CORE 也有少部分其他种形 状的铁心 如下图所示 15 56 6 2 5 DR CORE 除了材质以外 中径非常重要 DR CORE 加磁铁用为 LINERITY COIL 或未加磁铁的 CHOKE 都不要随便改变中径的大小去代用 在 LINERITY COIL 会因中 径 或磁铁 的改变而在加正 负偏流时 无法达到需要的电感值 在 CHOKE 若改 变中径 也许在静态测试可符合电感值 但插到机板上 实际操作时 可能因瓦特 数不足而出差错 不可不慎重 7 IRON POWDER TOROID CORE 铁粉环型铁心 7 1 我们常称 FERRITE CORE 为铁粉芯并不是正确的 铁粉芯是铁粉加炉灰组成的 FERRITE CORE 是亚铁盐粉 或称陶铁磁体 加锰锌粉等而成 二者性质并不一样 最大的差别是铁粉芯 CORE 可允许通过直流 加偏流电感下降有限 而 FERRITE CORE 不能通过直流 同样是 TOROID CORE 可以此区别 7 2 铁粉芯 CORE 最典型的是 TOROID CORE 当然 EE 也有 但较少使用而价格高昂 但做成 TOROID CORE 价格便宜 铁粉芯 CORE 它的初导磁系数不高 大约在 i 125 以下 目前用得最多的是 MICROMFTAL S 另有一家 CORTEC 形状大小称呼跟 MICROMATAL 相同 Q 值略差一点点 一般而言尚可代用 7 3 铁粉芯环的种类一般如下表 材料型号 0颜色 210RED CLEAR 835YELLOW RED 1855GREEN RED 2675YELLOW WHITE 2822GRAY GREEN 3333GRAY YELLOW 3885GRAY BLACK 4060GREEN YELLOW 45100BLACK BLACK 16 56 5275GREEN BLUE 我们公司现常用的有 26 52 7 4 温度影响 铁粉很适合于 55 至 125 的操作 铁粉的居里温度高 在摄氏几 百度下仍能发挥功能 但在高于 125 下连续操作一 会令电感永久降低 亦使高 频下的磁芯损耗增加 这种特性偏离的程度会随情况而变化 对于受磁芯损耗支配 设计 建议不要在高温下操作 所以使用此种磁芯类型的产品在浸漆时 我们都采 用自然风干 而不采用烘干 或使用 75 以下的温度烘干也可 7 5 表面涂层 我们现在所用的环形磁芯均有涂层 小环形磁芯涂 Pary lene C 较大尺寸的 T25 以上 磁芯涂聚胺酯瓷漆 这两种材料均为阻然性 最小介电质强度为 500V 7 6 铁粉磁芯的应用 主要用于 DC 输出抗流器 分态输入抗流器 功率因数修正电感器 连续态驰反电感 器 减光抗流器用其它 EMI RFI 用 8 高磁通量铁芯 High Flux Powder Cores 钼透磁钢粉 Molypermalloy Powder Cores MPP 等磁材因本公司较少使用 则在这就不一一介绍 9 其他尚有各种特性和形状的 CORE 待用到时查铁芯目录 在此无法一一叙述 10 铁芯的检验主要包含 A 外观尺寸检验 B 特性检验 10 1 外观尺寸检验的内容有 外箱标示的生产厂商 材质 料号 规格 数量 生 产日期与批号等 铁芯的长 宽与内径等尺寸 套入标准线包的线架上 铁芯与线 包上下 立式 左右 卧式 要有 1 0mm 3 0mm 的活动间隙 铁芯外观表面不可有 裂痕 缺角 变形 表面要平整 铁芯接触面要光滑 研磨不可有很深的纹路 不 可有毛边 涂漆的铁芯不可有胶漆 漆不均匀 内有毛边或漆太厚造成径小等现象 10 2 特性检验 依生产规格 套入标准线包测试 L 值 是否在半成品规格要求范围 内 必要时 送样确认铁芯的各种参数值和线圈是否符合使用要求 17 56 第四节胶 带 1 定义 胶带在变压器中主要作用有三点 绝缘 填充 固定 2 构造 胶带一般由带基 基材 分离涂层 涂底剂 粘剂等四层结构组成 其中的带基 基 材材料不同 则其作用与应用也不相同 2 1 带基 基材材料一般有 环氧薄膜 Epoxy Film 聚酰亚胺薄膜 Polyimide Film 聚四氟乙烯薄膜 PTFE Film 乙烯树脂 Viny l 聚酯薄膜 Polyester Film 强化纤维带 Filament Film 合成物薄膜 Composite Film 玻璃片 Glasscloth 乙酸酯布 Acetate Cloth 纸带 Paper 等多种 每一种都有不 同的应用 我们公司目前最常用的有聚酯薄膜 Polyester Film 合成物薄膜 Composite Film 等层间绝缘与端空 档墙 用 2 2 分离涂层 涂底剂 粘剂等均由不同的化合物构成 起到粘合与易剥作用 3 胶带的特性与用途 3 1 胶带具有绝缘 填充 固定作用 它在变压器制造中分别以不同类型的胶带而 作用不一样 如我们公司所使用的胶带状况如下 aPZ 48B 常用层间绝缘 磁芯外包 具阻燃性 bPZ 46B 常用层间绝缘 定位 无阻燃性 cWF 2901 端空 具阻燃性 d醋酸布 大功率变压器线圈外包 18 56 eKapton Nomex PTEE 耐高温层间和外包绝缘 f纸胶带 手滑带基 层间 外包 直立绝缘 g纸胶带 绉纹纸 外包 铁芯 末端折回绝缘 以上为常用胶带的种类 但有一些特种胶带应用较少 在这就不作详述了 3 2 绝缘胶带的特性 代号 基带厚数 mm 含胶总厚 数 mm 耐电压 KV 阻燃性耐温等级 聚酯薄膜 Polyester Film PZ 48B0 025 0 06 4 2 0B 130 PZ 46B0 0250 06 4 2 B 130 聚酰亚胺 Polyinmide Film Kapton 3M 12050 025 0 08 7 6 0F 155 芳香族聚酰胺 Aryl Polyamide Nomex 日东 386UL 0 05 0 075 0 12 0 14 2 0 3 5 0H 180 聚四氟乙烯胶带 DTFE Film 3M 60 0 10 9 5 0H 180 纸胶带 Paper 3M 3 0 11 2 0 A 105 3M 38 0 24 2 0 A 105 无纺布胶带 WF 29010 28 0 35 0 48 6 0 0B 130 醋酸布 Acetate 3M 11 28 0 18 0 23 3 0 A 105 4 胶带的宽度 4 1 胶带的宽度当在小数点以下时 最小以 0 或 0 5 为单位 如 5 0 5 5 6 0 6 5 单位为 mm 4 2 绝缘胶带宽度 骨架槽宽的宽度 绕线槽宽因包绝缘胶带有个拉力 实际上大 于骨架槽宽 0 5mm 当线包很胖时 外层胶带宽度最好大于骨架槽宽 1 0mm 以免漆 包线与档墙外露 19 56 4 3 档墙胶带的宽度依规格规定的宽度 因为它牵涉到安规的沿面距离 端空 档墙 当规格书中 作业指导书或工艺图纸 规定档墙宽度尺寸时 使用中不能使其尺 寸小于规定尺寸 如档墙胶带宽度为 6 4mm 时 不能使用 6 3mm 或以下的宽度胶带 一定使用 6 4mm 或以上的宽度 所以在生产前的备料检查中必须进行此项检查 以 达到安规要求 5 胶带的检验 胶带的检验包含 外观尺寸 耐温性 耐溶剂性 耐凡立水 耐高压等 A 外观尺寸 外箱标示 安规认可 规格 颜色 厂商 数量 料号等 B 耐温性能 取一试片 贴在铜皮上 以 12KG 重的滚轮来回滚压一次 放入已设 定 105 温度的烤箱中 经 15 20 分钟后 拿出冷却 撕下时铜片应不能残留有 粘胶为合格 C 耐溶剂性 将耐温试验后的试片 浸入甲苯 丙酮溶液中 粘胶不应脱离基材 D 耐凡立水 将试片直接浸入各类型的凡立水中 1 小时后 观察粘胶不应脱离基材 E 耐高压性 取 100mm 试片 3 5 片 互相重叠在一起 相叠处应宽 3mm 以上 以 500VAC 秒的开压速度加电压于试片 在破坏时读数不应低于 4 5KVAC 高压 F 胶带轴是否平整 各点是否一致 胶带是否有皱纹 是否均匀 有无脱胶现象 20 56 第五节绝缘漆 VARNISH 凡立水 1 定义 a由多种化合物组成的一种液体 在变压器产品中的作用有如下几点 b绝缘作用 增加变压器的耐高压性能 以免发生电气不良 c起固化和保护作用 以免变压器在搬运过程中松动或损坏 d有效的防止湿气进入变压器内部线圈 造成变压器线圈的氧化 e帮助变压器表面散热 f增加变压器外观的美观 2 分类 绝缘漆根据本身化学成份的不同 可以分为三种类型 a 聚脂类型 b 树脂类型 c 矽质型 目前我公司使用的是聚脂类型绝缘漆 3 绝缘漆的作用 3 1 聚脂类溶剂型绝缘在使用时 必须加稀释剂 使比重减少至 0 9 0 1 本公司 一般使用量杯测量 滴漏时间为 14 16 秒 这样最适合含浸 而溶剂可利用烘烤使 其挥发掉 每一个厂商都配有适合的稀释剂 能否通用必须先经过试验确定 看在 试调时是否会有化学反应发生 如 变色 沉淀 等 3 2 树脂类无溶剂型绝缘漆在理论上 不加稀释剂就可直接含浸 但事实上亦必须 添加特制 厂商配对 的稀释剂 3 3 一般而言 绝缘漆含浸后 必须用有孔的专用铁盘摆好位置 让其表面的绝缘 21 56 漆滴干 再送还入烤箱中烘烤 烘烤时必须很小心地控制温度 最理想的方法是变 化的 2 3 次温度 例如 先 80 烧烤 再 110 再 90 烧烤完毕后取出 这样会 得到最佳的效果 但如此方法繁杂而又延长了烘烤时间 较少被采用 3 4 绝缘漆含浸后 用有气孔的专用铁盘摆好放置 让其表面的绝缘漆滴干 不需 再送入烤箱中烘烤 以减少烤箱的使用量 这种方法称为阴干 或风干 3 5 真空含浸的选择 变压器绝大部分为多层绕组 真空含浸时绝缘漆比较容易渗 入绕组层间 加强了线圈的绝缘和固定功能 使用档边 FERRITE CORE ACETATG CLOTH 的变压器 原则上可以抽真空含浸 至于矽钢片的产品是不宜抽真空的 以 免绝缘漆浸入层片间使激磁恶化 产生哈姆声 HAM 4 绝缘使用注意事项 4 1 绝缘漆与稀释剂调配出现错误时 绝缘漆会泛白 沉淀与变色的情况 4 2 调配时的浓度以量杯滴量 时间不能多或少 15 秒 5 溶剂 5 1 稀释剂 就是天那水 主要用来稀释绝缘漆 5 2 酒精 主要是用来清洗一些耐腐蚀物件 也用作稀释剂 使之满足使用要求 5 3 助焊剂 用来辅助焊锡 使用锡光亮 无污物 现使用免洗和水洗两种助焊剂 22 56 第六节 胶 GLUE 1 定义 胶的主要作用是固定物体 同时也有绝缘作用 则在方式上分为两种 一是粘着方 式 二是灌注方式 2 胶的种类及作用 2 1 单剂型 粘着时只使用一种规格的胶称为单剂型 如环氧树脂类的灰胶 6020H 它的粘附力强 一般用于任何的铁芯与铁芯间的粘着 使用此胶时 要 注意烧烤温度和时间 温度一般为 110 5 时间为 40 60 分钟 并且铁芯间不 允许有间隙 以免胶在烘烤中渗入而使电感量变低 2 2 双剂型 粘着或灌封时使用 2 种规格按比例混合均匀搅拌后的胶称为双剂型 2 2 1 如 HY 332A B 8012A B 等型号的环氧树脂胶 此两种均按比例为 1 1 混合 在两剂没有混合是不会固化的 但混合后大约 2 3 分钟便开始固化 所以使用此两 种胶时不能一次性配合胶过多 以免不必要的浪费 此胶可以自然干或烘烤变干 使用此胶时要注意以下几点 A 比例一定准确 不允许太大的误差 且一定均匀搅拌 B 混合后的胶不允许放置太久再使用 即配好后立即用 C 被粘物表面应干净 尤其注意不要有油污 D 如能使被粘物表面粗糙 固化粘度效果更佳 23 56 E 加温固化时 粘接效果更好 此胶一般用于铁芯与铁芯的粘接 铁芯与骨架的固定等 2 2 2 灌封胶 如环氧树脂胶 901A AC 和固化剂 901B AC 此 A B 胶作为灌封用 用 在于线圈放入外壳内 用胶灌满与底座同高或略低 干后把这个产品密封 目的在 于防止湿气浸入 扩大散热 绝缘等 使用前先将 A B 两种按 100 30 重量比 混合比例均匀搅拌后便可灌注 此胶可自然干或烘烤 但建议自然干 这样外观会 更好 使用此胶时注意以下几点 A 混合比例一定正确 并且均匀搅拌 B 灌注时不能一次性完成 以免线圈中有空气而使胶面有气泡 C 外壳及线圈不应有其它污物 D 一次性配制不宜过多 E 注意烘烤温度及时间 2 3 快干固化型 2 3 1 502 胶 此胶水属快干固化型 一般用于行线性线圈的磁芯与磁钢的粘着用 2 3 2 HP 胶 厌氧胶 此胶属在无氧的情况下快干 如胶放置于空气中是不会干 的 所以在两物吻合后此胶才起粘合作用 用于铁芯与铁芯间的粘合 铁芯与骨架 的固定等 使用此胶时要注意以下几点 A 接合物表面必须平整光滑 B 表面必须干净 不允许有污物或水份 C 粘合时必须一次性成功 中途不允许将两接合物辨开 24 56 第八节 锡 SOLDER 1 定义 在变压器制造中 锡通过高温后起到将引线与引脚针固定连接和将漆包线漆皮脱掉 以便变压器在应用中方便焊锡和良好的导通性 2 锡的种类 目前 我们公司使用的锡只有两种 Sn60 和 Sn63 它们的区别如下 熔融温度 牌号成份 固相线液相线 Sn60Sn60 Pb40 杂质 1 4 183 191 Sn63Sn63 Pb37 杂质 1 4 183 183 3 锡的应用及使用温度 3 1 一般的变压器及电感线圈烫锡时所使用的锡为 Sn60 贴片变压器及贴片电感或 低温烫锡使用的锡为 Sn63 并且在贴片类产品的烫锡中一定加抗氧化剂 以保证锡 面不易氧化和产品烫锡后的光亮度 3 2 锡在使用中的温度要根据产品骨架的材质而定 一般为 300 到 500 之间 4 锡的更换与锡渣的清除 锡在使用一段时间后 锡的含量会变少 其它成分会变多 如 Pb 铅铜合金 杂质 25 56 等 不利于烫锡的物质 所以必须更换或清除 4 1 更换 一般视产品而定 将锡炉中的旧锡全部倒出 然后换上新锡 4 2 清除 锡中的各种物质比重是 Pb37 40 杂质 1 4 锡 63 60 锡在经过一 段时间的使用及高温后 就会产生别的合金物质 如铅铜合金等 所以有清除的必 要 清除步骤如下 4 2 1 将锡炉温度加至 470 以上约半小时 并且使用耐高温棒将锡水均匀搅拌 再 将锡面的污物刮干净 4 2 2 将锡炉电源关掉 让锡水降温 锡水在降温的过程中不允许使用任何物体搅 拌锡水及触动锡面 4 2 3 当锡水温度降至 220 时 使用一铁匙或铁板将沉淀于锡炉底的杂质捞起 入 板及捞起之动作必须轻 不能用力过猛或在大动作 将杂质捞完后再加新锡便可 这是节约起见 第九节 铜 箔 COPPER FOIL 1 定义 铜箔在我们公司习惯称为铜皮 英文名称 COPPER FOIL 我们公司在开关电源变压 器上使用较多 所以在这里需要让大家有一个基本了解 2 铜箔的作用有内屏蔽 外屏蔽 导线等作用 2 1 用来屏蔽大电流绕组变压器内 以免对其它绕组产生镜象干扰 此时铜箔始末 端焊引出线或只焊一端引出线 2 2 用来屏蔽变压器所产生的磁场 铁芯外 以免对周围零件产生干扰 此时铜箔 末端焊引出线 2 3 当作大电流绕组使用 有些变压器上 因需较大电流的绕组 如用铜线则较大 而不易绕线 且容易产生趋肤效应 往往使用铜箔来代替之 此时必须于铜箔两端 焊引线 3 使用铜箔时要注意以下几个问题 3 1 铜箔焊接引出线时 不可空焊或冷焊 焊好后最好用小铁锤轻敲一下 把焊点 锡尖敲平 以防止焊点刺破胶带而造成短路 敲打焊点不可用力过大 以避免敲裂 焊锡而形成假焊或脱焊 3 2 一般铜箔在使用时都包胶带 背胶 致于反包的宽度是多少 应按作业指导书 26 56 或工艺图纸的要求而定 一般胶布反包宽度为 3mm MIN 3 3 内铜箔焊点上一定贴胶带 一层或二层 3 4 铜箔的厚度不可代用 第二章 变压器的基本知识 1 基本原理 通过线圈的交流电流随时间而变化 因此由电流所产生的磁通也随时间而变化 若 将一线圈与另一线圈放在同一磁回路的铁芯上 彼此以电磁感应的方式耦合在一起 其中一组线圈施以某一已知频率的交流 在另一组线圈中感应出具有相同频率之交 流电压 而感应电压的大小取决于二线圈耦合及磁交链的程度 即 线圈圈数比决 定其为升压或降压 依法拉弟电感应定律 e1 N1 ddt e2 N2 ddt 则e1 e2 N1 ddt N2 ddt 1 又如果我们变压器损失 铁损和铜损 不考虑 则二者功率相等 P1 P2 P EI 则有 e1 e2 N1 N2 2 综合 1 式和 2 式有e1 e2 N1 N2 I1 I2 3 又依欧姆定律有 E IR 又 P I2R 在交流中 我们以阻抗 Z 值取代直流中的 R 则有 I12Z1 I22Z2I1 I2 I2 I1 2 依 3 式有I1 I2 N1 N2 2 27 56 从以上公式中 我们得到一个结论 在变压器中 电压与圈数成正比 与电流成反 比 与阻抗的平方根成正比 2 变压器的定义 变换电能以及把电能从一个电路传递到另一电路的静止电磁装置 3 分类 3 1 变压器可分为电力变压器和电子变压器两大类 3 2 电子变压器分类 3 2 1 按工作频率分类 工频变压器 其工作频率为 50Hz 或 60Hz 中频变压器 其工作频率为 400 1000Hz 音频变压器 其工作频率为 20Hz 20KHz 超音频变压器 其工作频率为 20KHz 以上 一般不超过 1000KHz 高频变压器 其工作频率在 20KHz 100KHz 以上 3 2 2 按用途分类 电源变压器 用于提供电子设备所需电源的变压器 音频变压器 用于音频放大电路和音响设备中的变压器 脉冲变压器 工作在脉冲电路中的变压器 如触发变压器 开关电源变压器 用于开关电源电路中的变压器 如单端正激变压器 单端反激变 压器 半桥变压器 全桥变压器等 特种变压器 具有某一特种功能的变压器 如稳压变压器 3 2 3 按铁芯结构分类 壳式铁芯变压器 其线圈被铁芯外磁路所包围 芯式铁芯变压器 其铁芯柱被线圈所包围 环形变压器 其线圈沿圆周包围铁芯 3 2 4 按相数分类 单相变压器工作在单相电路中 三相变压器工作在三相电路中 多相变压器工作在三相以上电路中 3 2 5 按防潮方式分类 28 56 开方式变压器 这种变压器不采用特殊的防潮措施 一般用绝缘漆进行浸漆处理 其防潮性能一般 适用于室内较良好的环境条件 密封式变压器 这类变压器被密封在金属盒内 防潮性最好 一般用于军用设备或 特殊要求场合 树脂包封式变压器 这类变压器经树脂包封后 在潮湿环境中能大大的延缓潮气进入 的速度 减少潮气进入量 防潮效果好 树脂包封的另一优点为提高变压器的绝缘 性能和增加变压器的散热能力 常用的树脂包封形式有 线圈端封式 变压器裹覆 式 线圈灌封式等 4 种 其防潮效果以灌封式最好 3 2 6 其它分类 如按变压器系数可分为升压式和降压式 按绕组数可分为双绕组各多绕组 接绕组 间连接形式可分为具有电磁耦合 绕组间绝缘的 变压器和具有电磁和电气连接和 自耦变压器 接电压可分为低压 高压 高电位等 按绝缘耐热等级可分为 A 80 级绝缘变压器 E 级 105 B 级 130 F 级 150 H 级 180 等绝缘变压器 4 变压器的极性 外加电压 E1 一次电流 I1 感应电压 Ei 比 E1 略低 对二绕组 Np Ns 而言 假定 Np Ns 1 1 时 二绕组感应电压有大小 方向相同的特性 但电流向相反 当 Np 在 最高电位时 Ns 也应感应在最高电位 极性相同 5 应用 5 1 提供各种电压阶层确保系统的正常操作 5 2 提供系统中以不同电位操作部分得以电气所隔离 29 56 5 3 对交流电流提供高阻抗 对直流提供低阻抗 5 4 在不同电位下 维持或修饰波形与频率响应 第三章 变压器制造规范 第一节 变压器生产工序 1 一般变压器生产工序 套套管 绕线 内屏蔽 包胶带 包端空 接线高温烫锡测试圈 数 点胶 装配 包 CORE TAPE 调测电感焊外铜皮 外屏蔽 接地线浸漆校脚低温烫锡剪脚 初查外观测电阻测高压测匝间测试 综合测试贴标签 喷墨 全检外观装箱 第二节 制造工序的操作步骤 30 56 第三节 工序制造规范 3 1 绕线 3 1 1 设备 工装夹具的准备 绕线所需的设备有 四头自动绕线机 单头电脑绕线机 数显平台绕线机 数显 中山机 数显手摇机等 工装夹具有 绕线支架 绕线轴心 固定架等 在进行绕线前必须按作业指导书与产品规格选择并备好设备与工装夹具 而且对 设备 工装进行检查是否正常 然后方可使用 3 1 2 材料 绕线工序的主要材料有 导线 漆包线等 铜皮等 并检查导线规格是否与作业 指导书相符 导线质量是否合格 3 1 3 绕线方法分类 绕线方式分为三种 排绕 均绕 密绕表示方法如下图 a 排绕 b 间绕 c 密绕 多层 细线绕平 3 1 4 绕线方向 绕线方向以绕线机轴心所转方向而定 轴心正对本人时的转向为顺时针 则此方 向定为绕线方向 按骨架形状放置骨架有以下两种规定 31 56 A 卧式骨架 P1 5 朝里 靠绕线机 P6 10 B 立式骨架针脚朝外 靠绕机 朝外 绕线方向为顺时针 骨架顶端朝里 绕方向为顺时针 3 1 5 绕线注意事项 3 1 5 1 骨架插入轴心的方向一定要正确 绕线机的转向一定正确 否则出现极性 错误 3 1 5 2 起线与收线位置要正确 起绕线所挂脚位与所入槽位 收线时所走槽位与 挂脚位一定符合作业指导书的要求 否则出现短路或耐压不良现象 3 1 5 3 夹线或拉线松紧程度一定适当 如太松就会使线包过大 漏感过高 太紧 则造成骨架被拉裂或 DCR 值增大等 3 1 5 4 排线一定紧密 均匀 不交叉 不重叠 不打结 不上端空等 否则会出 现短路 漏感增大 耐压不良等现象 几种绕线不良现象如下图 a 绕线上端空 b 绕线重叠 c 绕线打结 d 绕线交叉 3 1 5 5 起线与收线一定打直角 并且收线时一定要上固定胶带 以免线包过大而 32 56 防碍装配造成耐压不良 如下图示 3 1 5 6 绕线时出入线头的套管一定达到以下图示要求 以免造成安全距离不够而 出现耐压不良 A 套管伸入线包 B 套管过短 烫锡时容易造成连线 C 套管过长 烫锡时不易 上 且超端空 3mm 以上 及耐压不良 应与脚根齐平 锡 造成虚焊或开路 3 1 5 7 绕线槽位一定正确 指骨架为多个槽时 以免偶合性能不佳 3 1 3 8 绕线要足圈 以免输出电压不正确 3 1 6 自检 绕线完毕后应进行检查 如无不良现象则流入下道工序 3 1 6 1 有无断线 3 1 6 2 有无花线 漆皮破裂 3 1 6 3 排线不符 3 1 6 4 套管有无破裂