高频变压器工艺知识.doc

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1、员 工 专 业 知 识 培 训 教 材承 认 日 期作 成 日 期2004 11 28初 版 页 数共53页工程部确 认审 核作 成员工专业知识培训教材第一章变压器的概述变压器的最基本型式，包括两组绕有导线的线圈，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的交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链的程度。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

2、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，两组线圈藉此可以获得相当高程度的磁耦合。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的线圈匝数比相同。因此，变压器的匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。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属物，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，我们可以这幺说，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

3、电子变压器二者之间，并没有明确的分界线。一般提供 60Hz 电力网络的电源均非常庞大，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，但如果与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力的范围。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”的其中一项重要概念，即电子学特性，是一种假想的设备，即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时，其间要使用到一种设备

4、 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的目标，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着百分比的重量和空间外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因子中的一个要项。 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。工程部第 1 页 共 53 页员工专业知识培训教材第二章 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，这是互感应的原理。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

5、、在电路中，变压器表示符号为：N1N23、技术参数：对不同类型的变压器都有相应的技术要求，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

6、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。V2N2 = =nV1N1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=工程部P2P1x100%第 2 页 共 53 页员工专业知识培训教材式中 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

7、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，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。

8、反之，功率越小，效率也就越低。工程部第 3 页 共 53 页员工专业知识培训教材第三章一变压器材料介绍线架 Bobbin(一) 作用：顾名思义，Bobbin(线架或骨架) 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) 三种。热固性材料我们常用到的有电木(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

9、温 150C，可承受 370C 的高温。表面光滑，易碎，不能回收。用于耐温较高的变压器。2、尼龙(NYLON) ：热塑性材料，工程塑料，延展性好，不易碎，耐温 115C，易吸水，使用前先用 80C 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 170C，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(160C) ，表面不光滑，不易碎一般用于绕线管 热塑性材料可回收使用：第一次为 20%，第二次为 15%，第三次 7% 。工程部第 4 页

10、 共 53 页员工专业知识培训教材二 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高阻抗的物理特性，其使用频率范围由 1kHz 到超过 200kHz。2、低频类：硅钢片(LAMINAT

11、ION)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 和大功率变压器中。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。由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包上，

12、可以达到完全对称的效果。由四个 C 型硅钢片组成一套硅钢片称为 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的变压器体积小、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

13、点是初、次级线圈共同一个线架，有较高的窗口占空系数(占空系数 Km：铜线工程部第 5 页 共 53 页员工专业知识培训教材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 0.20mm、0.35mm、0.5mm 三种。硅钢片的组装方式有交迭法和对迭法两种。交迭法是将硅钢片的开口一对一交替地分布在两边，这种迭法比较麻烦，但硅钢片间隙小，磁阻小，有利于增大磁通，因此电源

14、变压器都采用这种方法。对迭法常用于通有直流电流的场合，为避免直流电流引起饱和，硅钢片之间需要留有空隙，因此对迭法将 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，其中以 Z-11 硅钢片性能最好。通常表示方法如图 3.1：EI-28Z11 0.35 A表示制作工艺为已锻烧表示厚度为 0.35 mm表示材质为 Z11表示规格表示形状28图 3.1灰色代表锻烧3、Core 类：分三种类型(如图 3.2) 。a、TOROID 环形铁芯：将 O 型迭片而成，或由硅钢片卷绕而成。此种铁芯对绕线来说非常不易。b、ROD Cor

15、e 棒状铁芯。c、DRUM Core：鼓形铁芯。T CoreRCoreDRCore图 3.2工程部第 6 页 共 53 页员工专业知识培训教材三套管 TUBETube 种类繁多，用途广泛，我们常用的有 Teflon(铁氟龙) 、硅质套管、玻璃纤维硅胶套管、 硅橡胶套管、硅胶玻璃纤维套管、腊套管、PE 热缩套管、PVC 套管、热缩套管。1、Teflon铁氟龙为塑料中耐温最高(280C300C) 最耐强酸、强碱、最抗粘、最滑溜耐磨的工程塑料材料，而广泛用于机械，汽车，电子，化工阀门等零件。铁氟龙为讯号、仪控纲路及耐热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) ，

16、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：0.15mm0.2mmT Type：Wall thickness：0.3mm0.35mmS Type：Wall thickness：0.5mm0.60mm工程部Dielectric

17、strength：3600V ；Dielectric strength：7200V ；Dielectric strength：12000V ；第 7 页 共 53 页Teflon 的性质表比重 2.12.3gr/cm抗拉强度 280352kg/cm伸长率 200400%抗拉弹性系数 0.4*10kg/cm压缩强度 120kg/cm硬度(rockwell) D5055冲击张度(V) 16.4gm/1000 回磨擦系数 0mg/1000 回融点 317327C热变形温度(4.6kg/cm) 260C绝缘破坏强度 4.5kv/mm诱电率 10 HZ 300sec吸水率 24Hrs 8KV 最高可达

18、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好、有极佳的抗化学品、抗化剂和防潮能力，并可承受切割及磨损。 耐温 130C Hi Pot：5KV。3.6 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情况。它的延展强度低、韧度高和抗撕裂，在 130C 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

19、Tape)这种结构的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 130C，Hi - Pot：5.5KV。3.8 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，并能有效地吸收电气绝缘漆和树脂其耐温 130C 以上， HI - POT：3KV。3.9 乙醋酸布(Acetate Cloth) 、这种胶带适用于 Coil 包封。从形性高。能扺受 105C 的高温， 乙醋酸布并能有效地吸收树脂和绝缘漆。HI POT：3.5KV。3.10 纸带

20、(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 105C 或以下温度范围。 HI - POT：2KV。工程部第 10 页 共 53 页员工专业知识培训教材五漆包线 WIRE1、漆包线的种类及用途：工程部第 11 页 共 53 页名 称种类耐热区分用途Remarks性树脂漆包线(EW)Type 1Type 2Type 3Type 4Type A(105C)因具有体积小的优点普遍被使用于电话交换机的继电 Coil。可使用于通讯机器的继电 Coil，照明器具用 Coil 控制机器用 Coil1、UEW 漆包线可以着色2、第 0 种的皮膜特

21、别厚第 1 种薄第 2 种较薄第 3 种更薄第 4 种最薄聚乙烯醇缩甲醛漆包线(PVF)Type 0Type 1Type 2Type A(105C)机械特性优良，可用于电动机。汽车用电装品，一般回转机，马达。电扇及变压器等的 Coil聚胺基甲酸脂漆包线(UEW)Type 1Type 2Type 3Type E(120C)弱电机器用， 特别适用于高波通信机械，中频。高频 Coil自融性聚胺脂漆包线(SBW)Type0Type1Type2Type B(130C)通信仪器的 Coil电气机器的 Coil电气计器的 Coil电视偏贪向 Coil喇叭音响 Coil聚脂瓷漆包线(PEW)Type0Type

22、1Type2Type F(155C)适用于要求热特性良好的电动机及变压器等各种电动机的 Coil各种变压器的 Coil密闭电动机的 Coil耐温稍高的马达 Coil聚胺基甲酸脂尼龙被覆漆包线(UEW-NY)Type 1Type 2TypeE(120C)适用于耐磨性良好的高速绕线作业的机械聚亚胺聚脂漆包线(EIW)Type 0Type 1Type 2Type H(180C)适用于马达 Coil，干式变压，温度 classF 的替续器中， 适用于电冰箱或冷气机中的密封马达线圈中。聚亚胺醯胺漆包线(AIW)Type 1Type 2Type 3Type A(220C)适用于 H 级马达，变压器，替续器

23、等的线圈。员工专业知识培训教材聚脂瓷漆包线 (PEW)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：耐热性比合成树(PVF) 漆包线、UEW漆包线优越耐药性(碱性除外) 、耐溶性优良机械强度可与合成树脂(PVF) 媲美力率、诱电率可与 UEW漆包线媲美耐碱性、耐湿性比合成树脂漆包线(PVF)聚胺基甲酸脂漆包(UEW)聚胺基甲酸脂漆包是以 Polyure thane 树脂为主体的油脂为绝缘皮膜，烤漆于导体而成。 其最大的特点为皮膜在 300C 以上时，能于短时间内溶解， 所以可不剥皮而作焊接工作。耐热性比合树脂(PVF) 漆

24、包线优越(E 种) 机械强度可与合成树脂(PVF)漆包线比美。特性：耐热性比合成树(PVF) 漆包线优越因能不剥皮作焊接工作，故可提高工作效率耐酒精系列溶剂比一般漆包线差稍许， 但实用上并无影响聚乙烯醇缩甲醛漆包线()聚乙烯醇缩甲醛漆包线(PVF) 是以合成树脂漆包线中最早开发一种，以 Polyvingformal 树脂为主体，另附加硬化性树脂的油脂为绝缘皮膜烤漆于导体而成。特性：绝缘皮膜极为强热性比合成树(PVF) 漆包线、UEW漆包线优越耐药性(碱性除外) 、耐溶性优良机械强度可与合成树脂(PVF) 媲美力率、诱电率可与 UEW漆包线比美耐碱性、耐湿性比合成树脂漆包线(PVF)工程部第 1

25、2 页 共 53 页员工专业知识培训教材聚亚胺聚脂 EIW漆包线涂料为 Polyester-imide 树脂作成。 具有高热安定性和高介质强度。特性：耐热冲击性良好耐磨性佳、柔软性好耐热性及耐化学药品性佳耐冷 R-12 及 R-22聚亚胺醯胺漆包线(AIW)涂料为 Polyamide-imide 树脂作成，有优的稳热性。特性：耐热性优耐磨性佳耐化学药品性佳耐冷 R-12 及 R-22自融性聚胺脂漆包线(SBW)融着性 UEW漆包线是 UEW漆包线上面再加一层热可塑性皮膜。特性：具有 UEW漆包线的全部特点可节省 Coil 真空含浸时间的加热干燥处理，提高工作效率，降低成本可与层间纸粘着，防止线

26、间滑落油性树脂漆包线(EW)油性树脂瓷漆包线是最早普遍被使用的漆包线，以天然树脂与干性油为主的油质为绝缘皮膜，依规定厚度烤漆于导体而成。特性：在漆包线中，体积最小，可使 Coil 轻巧化。节约使用材料降低成本耐水性优良，耐湿性佳，短期负热载性佳因耐溶性剂，耐油性差，故浸油时有选择溶剂的必要。耐磨性比其它漆包线差，不适于笨重的绕线作业工程部第 13 页 共 53 页员工专业知识培训教材2、WIRE 其它常识2.12.22.22UEW 耐温 120C，可以直接焊锡；而 PEW 耐温 155C，180C，焊锡时须脱皮。丝包线用于显示器，不耐潮。绞线用来取代较粗的单芯线。A、换算公式：股数* 数 x1

27、.155(系数) =? (线径)如 0.6x4P= 1.386(4) x0.6x1.155=1.386B、50cm 至少 25 绞，绞数多则 DCR 高。各种漆包线的检验标准工程部第 14 页 共 53 页品名油性树脂漆包线聚乙烯醇缩甲醛漆包线聚酯瓷漆包线聚胺基甲酸脂漆包线标准号码CNS3984C3049CNS3986 C3051CNS3986 C3051CNS3986 C3051符号E WP V FP E WU E W漆膜厚度类别1 种(3.2-0.1mm) 漆膜厚者2 种(1-0.025mm) 漆膜薄者0 种(3.2-0.1mm) 漆膜特厚者1 种(3.2-0.1mm) 漆膜厚者2 种(1

28、-0.025mm) 漆膜薄者0 种 (3.2-0.1mm) 漆膜特厚者1 种(3.2-0.1mm) 漆膜厚者2 种(1-0.05mm) 漆膜薄者0 种(3.2-0.1mm) 漆膜特厚者1 种(3.2-0.1mm) 漆膜厚者2,3 种(1-0.025mm) 漆膜薄者针孔试验截取长度约 6 公尺的试料 1条，浸入试验液中约 5 公尺，导以 12V 的直流电压 1 分钟后，产生的针孔数符合下表的规定1 种(2.0-0.3mm) 5 个以下2 种(1.0-0.05mm) 8 个以下3 种(0.04-0.025mm) 12 个以下同左但须先加热处理(125C10分) 后再行试验，产生的针孔数符合下表的规

29、定0 种 2 个以下1 种 3 个以下2 种 5 个以下同 PVF 试验法，产生的针孔数，须符合下表的规定0 种 2 个以下1 种 3 个以下2 种 5 个以下同 PVF 试验法，产生的针孔数，须符合下表的规定0 种 2 个以下1 种 3 个以下2 种 5 个以下3 种 12 个以下卷线试验截取确无针孔的适当长度试料 5 条，依下表所列平滑圆棒，紧密卷线 10 次再行针孔试，此时 5 条中不得有 3 条以上有针孔(0.37-2.0mm 施行)依下表所列平滑圆棒，紧密卷线 10 次，不得有以肉眼所风的龟列现象(0.37mm 以上施行)同 PVF 试法同 PVF 试法导线直径 mm2.0-1.21

30、.1-0.80.75-0.550.5-0.37圆棒直径导线直径 8 倍导线直径 6 倍导线直径 5 倍导线直径 4 倍导线直径 mm2.0-1.21.1-0.80.75-0.550.5-0.37圆棒直径导线直径 6 倍导线直径 5 倍导线直径 4 倍导线直径 3 倍导线直径 mm2.0-1.21.1-0.80.75-0.550.5-0.37圆棒直径导线直径 6 倍导线直径 5 倍导线直径 4 倍导线直径 3 倍导线直径 mm2.0-1.21.1-0.80.75-0.550.5-0.37圆棒直径导线直径 5 倍导线直径 4 倍导线直径 3 倍伸长试验截取确无针孔的适当长度试料 5 条，设标点距离为250mm 而伸长 10%，再行针孔试，此时 5 条中不得有 3条以上有针孔(0.37mm 施行)截取确无针孔的适当长度试料 3 条，设标点距离为250mm，0.