开关变压器匝间短路、磁饱和、多股线绕组匝数不等故障分析

开关变压器匝间短路 磁饱和 多股线绕组匝数不等故障分析 技术部培训教材 讲师 朱总工2005年 1 开关变压器负载短路变压器等效电路如图1 其中N1 N2 理想变压器Lp 激磁电感Ls 漏感Z 次级负载阻抗Z 反射阻抗U1 输入电压I1 输入电流U2 输出电压I2 输出电流 在开关电源变压器中 通常漏感Ls非常小 这时变压器的等效输入阻抗可近似为 当变压器负载短路时 Z 0 即变压器输入等效阻抗Z 也为零 这时输入电压U1全部加在漏感Ls上 由于漏感电抗非常小 使输入电流I1非常大 如果电源没有保护电路 短时间变压器将过热以至烧毁 平常测试变压器漏感就是利用这个原理 将变压器次级 负载 短路 测得初级电感即为漏感Ls 2 开关变压器匝间短路2 1当开关变压器次级匝间深度短路 即起末头短路 变压器工作的故障和变压器负载短路失效相同 当开关变压器次级绕组部分匝短路时 因短路匝中形成短路环流 使变压器电感大大下降 造成输入电流大大增加 而使变压器绕组温升迅速增加 如开关电源没有过流和过热保护电路 变压器将可能烧毁 2 2变压器匝间短路的判定 可通过对变压初级绕组电感和Q值测量来判断 当变压器任何绕组有匝间短路时 变压器初级电感和Q值将大大下降 尤其在10KHz以上频率测试 Q值下降十分明显 3 开关变压器工作在磁饱和状态的分析3 1磁性材料的初始磁异率Ui为 当磁芯中的磁通密度接近或等于饱和磁通密度Bs时 B 0 磁芯的磁导率近似为0 此时变压器绕组电感为空芯线圈电感 磁导率为1 变压器电感大大下降造成变压器输入阻抗变得非常小 至使变压器输入电流迅速增大 极大的输入电流将使变压器绕圈过热以至烧毁 此时磁芯损耗状态变化不大 变压器工作在磁饱和状态发热或烧毁主要是线圈绕组发热造成的 3 2变压器工作磁通密度Bm按下式计算 式中 Vin 变压器输入电压 单位为 V f 变压器工作频率 单位为 KHz N 初级绕组匝数 单位为 匝 Ae 磁芯有效截面积 单位为 mm2 计算的Bm应小于Bs值 例如PC40磁芯在100 时的饱和磁通密度Bs 360mT mT 4 变压器多股线绕制圈数不符的故障分析4 1在耦合线圈中 当L1 L2 L1和L2同名端并联如图2 其并联电感为 当耦合系数K 1时 漏感很小 此时L同并 L1 L2 4 2如果L1 L2 L1和L2同名端并联 因为在线圈中形成短路环流 并联电感和Q值将大大减少 4 3根据以上分析 当用多股线绕制一个电感器 相当多个圈数相等的耦合线圈同名端相并联 其并联电感与单根绕组电感相等 如果其中1股或几股线少匝数时 相当多个电感不相等的耦合线圈同名端并联 由于产生短路环流 其并联电感和Q值将大大低于单根绕组的数值 使电感成不良品 4 4在变压器制作中 常有多股线绕组或为减小漏感的并联连接夹层绕组 这相当为电感相等的耦合电感并联原理 当其中一个线圈多匝或少匝时 或夹绕线圈圈数不等时并联 相当几个电感不相等的耦合线圈并联 此时并联电感量和Q值将大大下降 使变压器或电感成不良品 4 5判定多股线绕组或并联连接的各夹层绕组匝数不等的方法是测量绕组电感和Q值 当匝数不相等时