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1、VOLTECH AT系列 变压器綜合测试仪 培訓教材 (变压器原理與测试),郝國柱 Joseph Hao/ Vice President中仪科技有限公司 Email: J.tw Cell: +86-139-2524-2563 Tel: +86-755-8226-5091 Fax:+86-755-2588-6638 30D, Yuanzhong Garden Bld E, Yuanling New Village, Shenzhen 518028, China Tel:+852-2755-9773 Fax:+852-2755-1127/2795-7799 Unit 901-5, 9F, Fook
2、 Hong Industrial Bld. 19 Sheung Yuet Rd. Kowloon Hong Kong Tel:+886-2-2916-0977 Fax:+886-2-2912-6641 5F, No 10, ALLEY 6, LANE 45, PAO HSING ROAD, HSIN TIEN , TAIPEI, TAIWAN,变压器和绕线元件分類,变压器 电源 工频电源,高频电源 环型变压器,表面贴装变压器,印刷电路板封装变压器 ,插装变压器. 信号 音频变压器,通讯变压器，脉冲变压器,电流互感器 抗流器與電感 电子镇流器 电力电子线路 滤波器电路,变压器和绕线元件的应用,通
3、讯 电话机 传真机 手机 电传 MODEM/ADSL/ISDN 交换机,家电 音响 电视 录像机 洗衣机 微波炉,工业 仪器仪表 空调 控制系统 电子镇流器 电源 驱动系统,变压器原理,電生磁 初级线圈中，交流电压的提供产生一个交流的电流. 交变电流产生交变磁场通过铁心. 磁生電 交变磁场使次级线圈产生交变电压输出.,Vin,Vout,初级线圈, Np,次级线圈,Ns,变压器的基本作用,升高或降低交流电压 升高或降低交流电流 使初次级绕组电路相互隔离,Vin,Vout,磁心材料B-H曲線,磁力H通过初级励磁电流产生 H= N x Ip 磁通密度B被磁心材料到最大或饱和状态所限制. 当 H =
4、0,仍有一些剩磁. B- H 曲线是磁滞回路曲线,磁通密度B Tesla(韋伯/平方米), 高斯(根/平方厘米),磁場強度 H (安匝/米) (吉柏/厘米),磁饱和,磁心损,磁心损包括磁损與涡流损 在实心材料中，磁损为 I2R (阻性） 铁心材料通常被做成细钢片限制涡流以降低磁心损耗 铁氧体有高阻性和低涡流损的特性,铁氧体 矽钢片 实 心,理想的变压器等效电路,理想的变压器 无损耗 线圈间完全的耦合 无穷大的开路阻抗 绕线间完全隔离,实际的变压器等效电路,Ls and Rs 是典型的磁心损耗影响因素。 R1, R2, R3 是绕线电阻. L1 是漏感 C1, C2 and C3 是极间电容.,
5、Ati及AT3600量測參數,1) 导通 (CTY) 2) 直流电阻 (R) 3) 串联电感 (LS) 4) 串联电感加直流偏流 （LSB） 5) 并联电感 (LP) 6) 并联电感加直流偏流 （LPB） 7) 电感匹配 (L2) 8) 品质因数（Q） 9) 等效串联电阻（RLS） 10) 等效并联电阻（L） 11) 漏感 (LL) 12) 漏感加补偿 (LLO) 13) 耗损因数（D or Tan） 14) 极间电容（C） 15) 电容匹配（C2）,16) 匝数比和相位/电压方式（TR） 17) 匝数比测量/电感方式（TRL） 18) 极间相角（PHAS） 19) 低压高频开路电压（LVOC
6、） 20) 交流阻抗 (Z) 21) 交流阻抗加直流偏流 (ZB) 22) 阻抗相角 (ANGL) 23) 绝缘电阻 (IR 24) 常规纵向平衡（GBAL） 25) 纵向平衡（LBAL） 26) 插入损（ILOS） 27) 反回损（RLOS） 频响 (RESP) 微调功能 (TRIM) 用户控制接口 (OUT),AT3600特有量測參數,STRW 匝间短路（功率法） WATT 无载功率 SURG 匝间短路（浪涌冲击测试） MAGI 磁性电流 VOC 高压低频开路电压 HPDC 直流高压 HPAC 交流高压 ILK 漏电流,導通性CTY,CTY是快速确认变压器与治具之间是否接触良好，若接触不好
7、则可以很快知道，并重新连接变压器进行测试而不浪费时间。導通性测试应当被作为测试过程中的第一个步骤，用来检验被测变压器是否已经准确地安装进测试仪的夹具中了。導通性测试比直流电阻测试快速，因此适用于发现有较大缺陷。,直流电阻R,直流电阻DCR是确认每个绕组的线材是否使用正确线径。当电流流过变压器线圈绕线时，绕线电阻引起压降及损耗，使变压器发热及输出电压降低。 直流电阻同时用来测试绕组电阻以检查绕线拉力是否不当。 线圈电阻是通过测量直流电压和流过的电流计算得到。,测量范围：10 to 10M 基本精度：0.1%,精确的四线式量测技术,采用精密四线式KELVIN量测方式，以防止接触电阻与导线电阻带来的
8、误差。 例：,I = 100.0mV / 1014m = 98.62mA V=1.000 x 98.6mA = 98.6mV Four-wire R = 98.6mV / 98.6mA = 1.000,串联电感LS/LSB，并联电感LP/LPB,一个绕组的电感量由它的匝数、结构和磁芯材料决定，也可能随电压、频率等测试条件的改变而变化。 测试电感能够确定匝数、磁芯材料和气隙等是否恰当。 LS 和 LP 是串联电路和并联电路的等效电感 LSB串联电感加偏流和LPB并联电感加偏流,测量范围：1nH to 1MH 测量电压：1mV to 5V 测量频率：20Hz to 3MHz 基本精度：0.05%
9、直流偏流：1mA to 1A,理想的电感量测条件,在选择测试条件的时候，应该考虑到: 测试电流：测试电流上限与下限应该选择在3A rms - 50mA rms。 自我共振频率：在高频率下，电容效应占的比例比电感大，测试频率应该比共振的频率低20%。,电感品质因数Q值,当变压器被激磁后，在磁芯内因变动的磁场而造成两种损耗：磁滞损及涡流损。这两种损失的总和在变压器的等效电路是以一个电阻与串联电感来表达。Q值测试一般用于信号，脉冲及开关电压变压器检查，变压器是否使用正确的磁芯及绕线。Q值是电感和交流电阻的比值.高的Q值一般代表較好的變壓器。公式 ： Q = Ls/ Rs,测量范围：0.001 to
10、1000 测量电压：1mV to 5V 测量频率：20Hz to 3MHz 基本精度：0.5%,极间电容C,由于不同线匝在变压器中产生电容。通常，电容分布于一个绕组的外层与进紧邻它的绕组的内层之间。电容通常可由一个简单的等效回路用一个绕组到另一个绕组的电容来表示。 电容测试用来检查绕线的位置以及绕线间之绝缘厚度是否正确。,测量范围：100PF to 1mF 测量电压：1mV to 5V 测量频率：20Hz to 3MHz 基本精度：0.1%,串联电容CS, 并联电容CP,CS 和 CP 是串联电路和并联电路的等效电容,测量范围：100pF to 1mF 测量电压：1mV to 5V 测量频率：
11、20Hz to 3MHz 基本精度：0.1%,电容D值,D值是交流电阻和电容的比值，低的D值一般代表較好的變壓器 公式 ： D =Rs /Cs 能量损耗/储存 能量=|Tan|,测量范围：0.001 to 1000 测量电压：1mV to 5V 测量频率：20Hz to 3MHz 基本精度：0.5%,交流串联等效电阻RLS与并联等效电阻RLP,交流串联等效电阻RLS与并联等效电阻RLP可以检测确认磁心的安装和是否有短路绕阻。,测量范围： 10 to 10M测量电压：1mV to 5V 测量频率：20Hz to 3MHz 基本精度：0.05%,电感匹配L2,测量电力变压器、通讯和高频变压器不同对
12、绕组之间的电感匹配。这些变压器有时对2个绕组之间的电感匹配要求比对电感绝对值还重要。,测量范围：1:10000,10000:1 测量电压：1mV to 5V 测量频率：20Hz to 3MHz 基本精度：0.1%,极间电容匹配C2,相对于电容测试而言，电容匹配测试用于电源变换，音频和通信变压器中。在这些领域的变压器中，要控制不同绕组之间的电容匹配。,测量范围：1:1000, 1000:1 测量电压：1mV to 5V 测量频率：20Hz to 3MHz 基本精度：0.2%,漏感LL，漏感加补偿LLO,何谓漏感？ 漏感是由于变压器磁通不能够理想的由一组线圈交连到另一组线圈所形成的漏磁现象，任何磁
13、力线没有由初级交连到次级的漏磁部份，在线路上都以与初级电感串联的漏电感形式表达。,测量范围：1nH to 1kH 测量电流：20 A to 100mA 测量频率：20Hz to 3MHz 基本精度：0.1% 漏感补偿：-1H to +1H,理想变压器与实际变压器的漏感,理想的变压器：理论上，理想的变压器是没有漏感也没有损耗，电压的转换直接与绕线圈数比成正比。在特定的应用上，例如开关电源或节能灯镇流器的应用，变压器的漏感在产品的设计上是很重要的。 实际的变压器：实际的变压器，部份初级的磁通可能不会交连到次级绕组，这种漏磁没有能经由变压器交连到次级，在线路上用一个另外的电感的形式，与初级绕组串联来
14、表达。 实际变压器加上空气间隙：在特定的变压器设计上，漏感必须占在初级绕组电感较高的比例，并且要求规格较为严格。增加漏感通的方法通常是在磁芯设计上改变磁芯空气间隙来达成。,如何量测漏感(LL)？,当一个LCR电桥接上一个变压器的初级绕组而次级绕组开路的情况下，所量测到的电感（L）值是由初级电感（LP）加上漏感（LL）两者所组成。由于漏感（LL）是在变压器内部所产生的现象，是不可能直接量测到漏感值，所以必须采用一个能够将初级绕组电感去除的量测方式，这种方式乃藉由将变压器“次级圈短路”来达成。一个理想的“次级短路”会使次级绕组上的电压为0V，因而经由变压器的作用反射在初级绕组两端也形成0V，在此情
15、形下所量测到的初级绕组电感值是真实的漏感值（LL）。,传统的漏感测量方法,为了要得到真正的漏感值，测试者将待测的变压器次级绕组小心地做好短路，将电感值记录此为真正的漏感值（例如150H），然后再用产线实际的治具来量测同一个变压器的漏感，并记录其值（例如180H）。这个漏感值自然会比真的漏感值高，因为它同时包括了“短路误差”所造成的影响（在此例为30H）。产线用此差额数值（30H）作为生产上的固定扣除值以使用治具来量测也到接近真漏感值。这种方式无法稳定的量测真正漏感，因为继电器在每次短路所造成的“短路误差”都不会相同，这种变动的误差值若以固定扣除补偿值方式将无法避免的造成量测不稳定与量测不精准的
16、。,AT系列产品的漏感测量技术,VOLTECH研发的AT系列产品能够排除每一次不同“短路误差”对初级电感的影响。以向量方式分析一次绕组的向量图，我们可以看到每次量测值的是由真漏感与二次绕组的“短路误差”两者所组成。AT测试仪在将次级绕组短路前先自动量测圈数比，然后以内部继电器将次级短路，并量测次级绕组所呈现的电压。这个电压的向量值被乘以圈数比产生一个等于次级“短路误差”反射到初级的“误差向量值”。测试仪将每一次量测的初级总电感自动减去这个每一次的“误差向量值”以得到真正的漏感值。这种实时向量补偿量测方式让VOLTECH的AT测试仪能够精准的量测出真正的漏感而与短路的变量无关。,圈数比,圈数比为变压器测试中最常用到的测试。理想上变压器的输入电压与输出电压相比就可以得到圈数比。而实际上，由于变压器含有一些因数，必须依量测需要用不同的量测方式。,VOLTECH AT系统提供了各种方式弹性的让设计者和生产线可以选择适合的测试方式来提高产品品质和生产效率。,
