变压器基础知识培训教材--原材料

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1)。初始磁导率:它是磁性材料的磁导率(B/H)在磁化曲线始端的极限值,我 们常使用到的功率变压器磁芯的初始磁导率都在2300左右,而电感磁芯的初始磁导率 则有不同的等级,有5K,7K,10K,12K甚至15K的(用ui表示);
2)。饱和磁感应强度:是磁芯磁化到饱和状态的磁通密度(写为Bs),单位为T; 一般功率磁芯的Bs为500mT,而高导磁芯的Bs约为400mT左右(注:T称为特斯拉);
后表面涂一层或数层绝缘漆,并经加工烘干而成;其最大的特点是漆包膜在300℃以上
時,能于短時間內溶解,便于直接上锡作业.
1。UEW类型:直接焊锡,容易着色,耐温等级有7级,分别为:
90度--Y级
105度--A级
120度--E级
130度--B级
155度--F级
180度--H级
200度--H+级
目前一般最常用的漆包线为130度(B级)类,其漆皮膜厚度分别如下:
原材料类
Prepared by: Laker Ye
变压器工作原理
一。变压器组成:
变压器主要由骨架、铁芯、漆包线、绝缘胶带(纸)等组成,其中骨架起支撑作 用,铁芯起能量转换桥梁作用,漆包线主要用来做绕组,绝缘胶带则用来对各绕组之间 的绝缘作保证,最简单的变压器应有铁芯和漆包线,缺一不可。
胶带(漆包线) 铁芯(磁芯) 骨架
二。变压器种类:
按用途可分为: 1。电源变压器:为电子设备提供电源,如整流/隔离/灯丝等变压器; 2。音频变压器:用于音频放大电路及音响设备中,如话筒/线间/匹配等变压器; 3。开关电源变压器:用于开关电源中的变压器,如反激/正激/半桥/正桥等变压 器; 4。特种变压器:主要指具备特殊功能的一些变压器,如电力变压器等; 按工作频率可分为: 1。工频变压器:指工作频率为50或60HZ的变压器,俗称低频变压器; 2。中频变压器:指工作频率为400~1000HZ的变压器; 3。音频变压器:指工作频率在20KHZ以下的变压器; 4。高频变压器:指工作频率在20KHZ以上的变压器; 其分类方法有多种,如按铁芯结构、按相位、按绝缘等级、按升降压方式等;
如下图7;
1 12
POT BN
EP BN
EFD BN
EPC BN
图6
图7
图8
EFD、EPC骨架自身的高度较一般骨架要低,它适合用来做对高度有限制的变压器,
所做变压器功率都不是很高,如上图8;
二。骨架的材质:
骨架常用到多种材质,各种材质的特点如下: 1。尼龙(NYLON):白色透明,有一定的吸水性,耐油性强,韧性强,延展性好, 不易碎,但受热易熔化,绕线易变形,耐温通常在 110度左右,防火等级为94V-2或94V -HB,耐电压为27KV/mm,其表面光滑;
2。NiZn(镍锌): 镍锌是一种高频、宽带铁氧体材料,具有高电阻率、高阻抗、高磁通密度和低损耗 的特点,主要用来制作电源次级侧的输出小电感,工作频率特高,几乎达到几个M或以 上,在电路中起抑制杂迅干扰的作用;居里温度从100到350度不等;常用到的磁芯见 下图所示:
可以说,电木是变压器里面用得最多的一种材料,缘于它具备耐高温,不变形, 耐电压能力中等,适合做大中型功率变压器,但易碎是它的一个缺点,不可避免,且 此类材料不能回收再使用;
三。阻燃等级:
常规的骨架材料有以下几种阻燃等级: 94V-0:不能有燃烧物掉下,续燃时间不超过10秒; 94V-1:不能有燃烧物掉下,续燃时间不超过30秒; 94V-2:允许有燃烧物掉下,续燃时间不超过30秒; 94V-HB:非防火等级;
磁芯(CORE)
一般磁芯的材质决定变压器的使用环境,不同材质的磁芯是不可以代用的,否则 将会影响到变压器的性能,甚至变压器不能工作。
一。磁芯的分类:
以下是按材质的分类 1。MnZn(锰锌);
锰锌是一种软磁铁氧体,主要用来制作变压器,电感类产品,这里面又分为功率 磁芯和高导磁芯,同时它有几个重要的参数需要了解:
小型化。但其价格昂贵,设计时要仔细考虑;
4。其它类:比如胶皮线,丝包线较少使用,一般温度等级在105度或以上;
二。漆包线特点:
1。漆包线的线径越大,长度越短,其直流电阻越小; 2。漆包线有不同颜色可供选择,较常用的是本色,其它色主要用来区分和便于 生产操作,没有其它意义; 3。漆包线直径是指除去漆包膜后的裸线的直径; 4。一般漆包线的直流电阻是在常温常湿的环境下进行测试的; 5。漆包线的漆包膜碰到尖锐的物件或受外力挤压时易受损,故在搬运和使用时要小 心保护,如采用专用的包装箱、生产时用线罩保护、过线用光滑的磁眼油毡布等; 6。漆包线一般存放期限为2年左右,时间过久的漆包线在重新使用时需检测;如果 时间过久超过存放期限,其表面会发生氧化变黑现象,如用超过存放期限的铜线做产 品,极易引起绕组层间或匝间短路现象,严重时会引起火灾或危及人身安全;使用时要 特别小心; 7。一般在使用直径在0.08mm以下的漆包线时,线头须三线扭辩,以防止挂在针脚部 分的引线浸锡时变小变细,最终造成引线头断开甚至打火拉弧现象,进而产生产品不合 格; 8。漆包线随着线径不同,其耐压的要求也不一样,基本上0.3mm的铜线漆包膜可以 承受1500VAC的耐压,所以绕组间为了保证有足够的耐压,需要用绝缘胶带隔离,以防 层间绕组耐压击穿;
CI8.5 BN
UI9.8 BN
图4
图5
UI,CI主要用来做贴片变压器(逆变器),所用材料与以上的骨架都不相同,且
结构也有较大的差异,多槽,海鸥脚,排线宽度小,骨架壁很薄等特点,如上图5;
RM用得也比较多,主要用来制作通迅变压器或主功率变压器,如下图6;
POT、EP一般用来制作电感或信号转换变压器较多,其磁屏蔽极好,但散热较差,
3)。居里温度:它反应出磁芯材料的一个使用环境温度的高低,如果磁芯在超过 居里温度的环境下工作,将会变成顺磁性,不再具备软磁铁氧体的功能,即发生饱和 造成变压器失效,所以居里温度是一个相当重要的参数,一般功率铁氧体的居里温度 大都在210度左右或以上,高导磁芯的居里温度在135度左右;
4)。磁芯损耗,这是磁芯在电路中进行功率交换能力大小的体现,磁损越小,则 磁芯的转换能力越强,电路的输出功率越大,效率越高,所以我们在选择哪一个磁芯 供应商时一定要注意这个重要参数;
四。温度等级:
90度--Y级 105度--A级 120度--E级 130度--B级
155度--F级 180度--H级 200度--H+级 220度--C级 目前一般的骨架材料都能达到B级,即130度的要求;
五。认识骨架脚位:
通常骨架都有一个辨别第一脚的方式: 1。有一个明显的缺口; 2。有数字标识,如1; 3。有一个明显的斜角; 4。1脚对应的骨架顶端有突点或暗号; 5。不明显的用色点或其它方式表示(如EEL19 的1脚与2脚拉开距离);
六。注意事项:
1。在对骨架进行物料确认时,需按供应商承送的规格书来核对骨架实物进行检查; 2。上线时,操作者需按作业指导书上规格核对骨架物料,包括脚位,排距,针距, 安装方式,规格,针长,排线宽度,线槽数目等; 3。在操作中破损的骨架不能使用; 4。绕线时须注意骨架的入轴方向; 5。一般情况下外形相似的骨架可以相互代用,但要经过承认; 6。骨架的存放期一般为15个月左右,时间太久针脚易氧化发黑; 7。合格的骨架不应该存在批锋,毛边,以防挂伤铜线; 8。骨架为易碎品,搬运及制作产品时应小心操作;
三。漆包线检验:
漆包线在使用时主要检查以下几点: 1。来料颜色有无问题; 2。是否发生氧化现象,比如表面有黑点或发黑等; 3。线轴上铜线有无发生断股或并接; 4。线径有无在要求的测试范围内(测试范围参考供应商提供的规格书); 5。线径是否粗细均匀一致; 6。漆包线表面有无划伤碰伤或漆包膜破损现象; 7。绕线轴的外圆周有无缺口,这很容易引起划伤漆包膜的现象;
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温度较高的产品,如灯饰变压器,交直流马达等;
3。三层绝缘线:分可焊与不可焊两种,耐温等级一般为120度和130度两种,其基本
组成为中心一根铜丝,其外围有三层绝缘层,可承受4500VAC以上的高压,在安规变
压器上面用此铜线最多,可以减除绕组两端的隔带,减少层间胶带的层数;同时还可以
增加初次级之间的耦合程度,减少漏感,减小主变压器体积,使变压器及电源部分更加
受其以上特点影响,尼龙材料通常用来制作绕线要求不是很高的低频变压器,
或者较为普通的线圈电感, 2。PBT:一般为白色,棕色或米黄色,韧性相对较好,耐温在120度左右,受热后易
变形(热变形温度205度),防火等级为94V-0,该材质的绝缘性能较优秀,其耐电压为 22KV/mm,其表面不光滑;
受其以上特点影响,该材料主要用来制作中小型的线径相对较小的变压器或电 感,同时这类材料的格便宜,易购,制造成本较低,适合大批量生产;
图1
16
8
1
图2
12
6
1
图3
PQ类骨架与同类比较,可以在节省空间的情况下做到相同的功率,它主要靠的是 它的中间柱截面积相对较大,同时它的磁屏蔽效果不错,只是价格较贵,在当今市场 上,它也渐渐地被更多的厂家使用,主要是它的占用空间相对较小的缘故,如上图3;
UU类主要是用来做线性滤波器(即共模电感),选择哪种主要是看安装尺寸以及功 率大小而定,如下图4;
四。漆包线存放:
1。一般要求放在干燥,荫凉无暴晒的地方,最佳温度为室温; 2。正使用或不用的漆包线须用线罩或其它物件将其密封保护起来,以防尘;
骨架(BOBBIN)
一。骨架分类:
1。按安装方式分:立式,卧式; 2。按排线的槽位分:单槽,双槽,多槽; 3。按产品的型号来分: 1)。EE,EI,EF,EEL类 2)。EFD,EPC类 3)。EER,ERL,ETD类; 4)。PQ,EQ,LP类 5)。RM,POT类 6)。UU,UF,FT,ET类 7)。UI,CI 类 8)。其它类,如底座,外壳等 以上的种类繁多,一般最常用的是前几种,在进行变压器的设计时需特别要求正 确选择骨架,不仅要考虑它的安装尺寸,输出组数,功率大小以及它的材料成本,材 质。 EE,EI类的骨架最多的是用来做中小型的变压器,它的成本较低,结构简单,便 于生产,但用此骨架做出来的产品相对而言漏感较大,也就是变压器的损耗会大些; 如下图1; EER类骨架也用得较多,特别是在设计较大功率的变压器时,几乎都会考虑此种 骨架,它有一个显著的特点,就是其绕线的窗口面积较大,且绕线中心为圆形,可使 绕线尽可能地多,输出组数也可足够多,同时漏感也不是很大,是一种很理想的主功 率变压器的选择,只是随着功率的增加,其成本也增加明显,同时它还有一个缺点就 是占用面积较大,有些浪费空间,如下图2;
3。PET:一般为黑色,受热易熔化,韧性一般(较尼龙而言略好),易成形,耐温 在130度左右,受热后不易变形(热变形温度246度),防火等级为94V-0,该材质的绝 缘性能比PBT略差,耐电压能力为18kV/mm,其表面不光滑,价格要比PBT贵;
该材料可以用来做高频变压器骨架,电感外壳等,价位略比PBT高; 4。LCP:一般为米黄色,是一种液晶高分子聚合物,是介于PET和电木之间的一种 材料,硬度及韧性均比较好,典型材料如E-4008,其热变形温度为313度,在高温下仍可 具有良好的尺寸稳定性、抗蠕变性以及极低的热膨胀系数和极高的介电性能,在变压器 领域多用于制作SMD变压器,阻燃等级为94V-0,但价格昂贵; 5。电木(PHENOLIC):一般为黑色,为最常用的一种变压器骨架优质原材料,比 如长春T373J、T375J,住友PM9820、PM9630等,材质较脆易碎,防火等级为94V-0,特 别能耐高温(370度),耐电压能力为10KV/mm左右,表面光滑;
二。变压器工作原理:
变压器是把电能从一个电路传递到另一个电路的静止电磁装置。
初级
ui
磁力线
次级
RL
变压器工作原理图 图中与输入电源相连的为初级绕组,初级绕组流过交变电流,与负载相连的为次 级绕组,产生的电流同样是交变的。
漆包线(WIRE)
一。漆包线类别:
聚胺基甲酸脂漆包线是以Polyure thane树脂为主体的油脂为绝缘漆膜,直铜软化
0UEW
1UEW
2UEW
3UEW
对应GB: QA-3
QA-2
QA-1
QA-0
漆包膜层数:3层
2层
1层
1层(最薄)
工作温度每升高10度,漆包线的使用寿命就减少一半,即漆包线的老化寿命减少
一半;
2。PEW类型:聚脂瓷漆包线是以耐热的Terephthalic Polyester 树脂为主体的油脂为
绝缘漆包膜,分可焊与不可焊两种,耐温等级较高,一般为155度或以上,常用来做环境
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