变压器制作流程

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1、 员 工 专 业 知 识 培 训 教 材 确 认 审 核 作 成 承 认 日 期 作 成 日 期 2004 11 28 初 版 页 数 共 53 页 工程部 员工专业知识培训教材 工程部 第 1 页 共 53 页 第一章 变压器的概述 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

2、” 。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

3、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

4、。 “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 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。 员工专业知识培训教材 工程部 第 2 页 共 53 页 第二章 变压器的原理 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

5、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、在电路中，变压器表示符号为： 3、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，

6、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 N2V2，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 = x100% V2 N2 = = n V1 N1 P2 P1 N1N2 员工专业知识培训教材 工程部 第 3 页 共 53 页 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

7、。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

8、，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。反之，功率越小，效率也就越低。 员工专业知识培训教材 工程部 第 4 页 共 53 页 第三章 变压器材料介绍 第三章 变压器材料介绍 一 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

9、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

10、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% 。 员工专业知识培训教材 工程部 第 5 页 共 53 页 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 core Ferrite 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

11、(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(LAMINATION) 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

12、 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，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

13、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 员工专业知识培训教材 工程部 第 6 页 共 53 页 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

14、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

15、方法如图 3.1： EI-28 Z11 0.35 A 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 Core 棒状铁芯。 c、DRUM Core：鼓形铁芯。 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 灰色代表锻烧锻烧 T Core R Core DR Core 图 3.1 图 3.2 员工专业知识培训教材 工程部 第 7 页 共 53 页 三 套管 TUBE Tube 种类繁多，用途广泛，我们常用的有 Teflon(铁氟龙)

16、、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) ，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