变压器的概述

变压器制作1/54目录Ⅰ变压器的概述----------2Ⅱ变压器的原理----------3Ⅲ变压器材料介绍----------5Ⅳ变压器制作流程----------19Ⅴ工程图----------26Ⅵ变压器制作工法(A：高频类)----------27Ⅶ变压器制作工法(B：低频类)----------43Ⅷ线圈的制作工法----------49Ⅸ圆盘的制作工法----------50Ⅹ变压器的安全规格变压器制作2/54----------51Ⅰ变压器的概述变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，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之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」(Primamarycoil)；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问的「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之磁耦合。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之线圈匝数比相同。因此，变压器之匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指针。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屑物，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，吾人可以如是说，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。一般提变压器制作3/54供60Hz电力网络之电源均非常庞大，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，但如与电力系统发电能力相比较，它仍然归属于小电力之范围。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」其中之一项重要概念，亦即电子学特性之一，其乃预设一种设备，即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时，其间即使用到一种设备-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之目标，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著百分比的重量和空间外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因子中之一要项。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。Ⅱ变压器的原理一、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，此为互感应原理。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。二、在电路中，变压器表示符号为：三、技述参数：对不同类型的变压器都有相应的技述要求，可用相应的技述参数表示。如电源变压器的主要技述参数有：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述参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。变压器制作4/54A.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：nNNVV1212式中n称为电压比(圈数比)。当n1时，则N1N2，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%100P1P2式中η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η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，损耗与输出功率就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。变压器制作5/54Ⅲ变压器材料介绍一、线架(BOBBIN)（一）作用：顾名思义，BOBBIN(线架)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，耐温150℃，可承受370℃之高温。表面光滑，易碎，不能回收。用于耐温较高之变压器。2.尼龙(NYLON)：热塑性材料，工程塑料，延展性好，不易碎，耐温115℃，易吸水，使用前先用80℃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。变压器制作6/543.塑料(PET)：热塑性材料，510系统，硬性高，易成形。不易变形，耐温170℃，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(160℃)，表面不光滑，不易碎一般用于绕线管*热塑性材料可回收：第一次为20%，第二次为15%，第三次7%。二、铁芯CORE铁芯从用途上分高、低频、COIL三种：1.高频类：铁粉芯FerritecoreFerritecore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(MnZn)系列、镍锌(NiZn)系列及镁锌(MgZn)系列。此种材具有高导磁率和阻抗性的物性，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500~1000W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。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型铁芯性能优异所制作之变压器体积小、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，需变压器制作7/54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0.35mm、0.5mm两种。硅钢片的组装方式有交叠法和对叠法两种。交叠法是将硅钢片的开口一对一交替地分布在两边，这种叠法比较麻烦，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。对叠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，因此对叠法将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-28Z110.35A1.COIL类：分三种类型(如图3.2)。A.TOROID环形铁芯：将O型叠片而成，或由硅钢片卷绕而成。此种铁芯对绕线来说非常不易。B.RODCORE棒状铁芯。C.DRUMCORE：鼓形铁芯。表示制作工艺为已锻烧表示厚度为0.35mm表示材质为Z11表示规格表示形状28灰色代表锻烧TCORERCOREDRCORE图3.1图3.2变压器制作8/54三、TUBETUBE种类繁多，用途广泛，我们常用的有TEFLON(铁弗龙)、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热缩套管。1.TEFLON铁弗龙为塑料中耐温最高(280℃~300℃)最耐强酸、强碱、最抗粘、最滑溜耐磨之工程塑料材料，而广泛用于机械，汽车，电子，化工阀门等零件。铁弗龙为讯号、仪控纲路及耐热之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TeflonInsulationSleeving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。Tefloninsulationsleeving是变压器进出线绝缘的最佳材料，其主要性质如下表：TEFLON之性质表比重2.1~2.3gr/cm抗拉强度280~352kg/cm伸长率200~400%抗拉弹性系数0.4*10kg/cm压缩强度120kg/cm硬度(rockwell)D50~55冲击张度(V)16.4gm/1000回磨擦系数0mg/1000回熔点317~327℃热变形温度(4.6kg/cm)260℃绝缘破坏强度4.5kv/mm诱电率10HZ2.1耐电弧性300sec吸水率24Hrs0.01%太阳光线影响弱酸影响弱碱影响耐性非常强强酸影响强碱影响有机溶剂}影响TeflonInsulationtubing：L.T.S.Type‧LType：Wallthickness：0.15mm~0.2mmDielectricstrength：3600V‧TType：Wallthickness：0.3mm~0.35mmDielectricstrength：7200V‧SType：Wallthickness：0.5mm~0.60mmDielectricstrength：12000V变压器制作9/542.硅质玻璃纤维套