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變壓器制作亞源科技股份有限公司1/54Ⅰ變壓器的概述變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導線之線圈，並且彼此以電感方式合一起。當一交流電流(具有某一已知頻率)流於其中之一組線圈時，於另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓，而感應的電壓大小取決於兩線圈耦合及磁交鏈之程度。一般指連接交流電源的線圈稱之為「一次線圈」(Primamarycoil);而跨於此線圈的電壓稱之為「一次電壓.」。在二次線圈的感應電壓可能大於或小於一次電壓，是由一次線圈與二次線圈問的「匝數比」所決定的。因此，變壓器區分為升壓與降壓變壓器兩種。大部份的變壓器均有固定的鐵心，其上繞有一次與二次的線圈。基於鐵材的高導磁性，大部份磁通量局限在鐵心裡，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當高程度之磁耦合。在一些變壓器中，線圈與鐵心二者間緊密地結合，其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數比相同。因此，變壓器之匝數比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標。由於此項升壓與降壓的功能，使得變壓器已成為現代化電力系統之一重要附屑物，提升輸電電壓使得長途輸送電力更為經濟，至於降壓變壓器，它使得電力運用方面更加多元化，吾人可以如是說，倘無變壓器，則現代工業實無法達到目前發展的現況。電子變壓器除了體積較小外，在電力變壓器與電子變壓器二者之間，並沒有明確的分界線。一般提供6OHz電力網路之電源均非常龐大，它可能是涵蓋有半個洲地區那般大的容量。電子裝置的電力限製，通常受限於整流、放大，與系統其他組件的能力，其中有些部份屬放大電力者，但如與電力系統發電能力相比較，它仍然歸屬於小電力之範圍。各種電子裝備常用到變壓器，理由是：提供各種電壓階層確保系統正常操作;提供系統中以不同電位操作部份得以電氣隔離;對交流電流提供高阻抗，但對直流則提供低的阻抗;在不同的電位下，維持或修飾波形與頻率響應。「阻抗」其中之一項重要概念，亦即電子學特性之一，其乃預設一種設備，即當電路元件阻抗係從一階層改變到另外的一個階層時，其間即使用到一種設備-變壓器。對於電子裝置而言，重量和空間通常是一項努力追求之目標，至於效率、安全性與可靠性，更是重要的考慮因素。變壓器除了能夠在一個系統裡佔有顯著百分比的重量和空間外，另一方面在可靠性方面，它亦是衡量因數中之一要項。因為上述與其他應用方面的差別，使得電力變壓器並不適合應用於電子電路上.變壓器制作亞源科技股份有限公司2/54Ⅱ變壓器的原理1.變壓器的製作原理：在發電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數量卻有變動，此為互感應原理.變壓器就是一種利用電磁互感應，變換電壓，電流和阻抗的器件.2.在電路中，變壓器表示符號為：3.技述參數：對不同類型的變壓器都有相應的技述要求，可用相應的技述參數表示.如電源變壓器的主要技述參數有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調整率、絕緣性能和防潮性能，對於一般低頻變壓器的主要技述參數是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等.A.電壓比：變壓器兩組線圈圈數分別為N1和N2，N1為初級，N2為次級.在初級線圈上加一交流電壓，在次級線圈兩端就會產生感應電動勢.當N2N1時，其感應電動勢要比初級所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升壓變壓器：當N2N1時，其感應電動勢低於初級電壓，這種變壓器稱為降變壓器.初級次級電壓和線圈圈數間具有下列關系：式中n稱為電壓比(圈數比).當n1時，則N1N2，V1V2，該變壓器為降壓變壓器.反之則為升壓變壓器.B.變壓器的效率：在額定功率時，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即η=x100%式中η為變壓器的效率;P1為輸入功率，P2為輸出功率.V2N2---=---=nV1N1P2---P1變壓器制作亞源科技股份有限公司3/54當變壓器的輸出功率P2等於輸入功率P1時，效率η等於100%，變壓器將不產生任何損耗.但實際上這種變壓器是沒有的.變壓器傳輸電能時總要產生損耗，這種損耗主要有銅損和鐵損.銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗.當電流通過線圈電阻發熱時，一部分電能就轉變為熱能而損耗.由於線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損.變壓器的鐵損包括兩個方面.一是磁滯損耗，當交流電流通過變壓器時，通過變壓器矽鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得矽鋼片內部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗.另一是渦流損耗，當變壓器工作時.鐵芯中有磁力線穿過，在與磁力線垂直的平面上就會產生感應電流，由于此電流自成閉合回路形成環流，且成旋渦狀，故稱為渦流.渦流的存在使鐵芯發熱，消耗能量，這種損耗稱為渦流損耗.變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關系，通常功率越大，損耗與輸出功率就越小，效率也就越高.反之，功率越小，效率也就越低.變壓器制作亞源科技股份有限公司4/54Ⅲ.變壓器材料介紹一.線架(BOBBIN)（一）作用：顧名思義，BOBBIN(線架)在變壓器中起支撐COIL(線圈)的作用.（二）BOBBIN的分類：1.依據變壓器的性質要求不同，按材質分為：熱塑性材料，熱固性材料.熱塑性材料我們常用的有尼龍(NYLON)，塑膠(PET)，塑膠(PBT)三種.熱固性材料我們常用到的有電木(PM).2.依據變壓器的形狀不同，BOBBIN又分為立式，臥式，子母式，抽屜式，單格，雙格.（三）特性及用途：1.電木(PM)：熱固性材料，穩定性高，不易變形，耐溫150℃，可承受370℃之高溫.表面光滑，易碎，不能回收.用於耐溫較高之變壓器.2.尼龍(NYLON)：熱塑性材料，工程塑膠，延展性好，不易碎，耐溫115℃，易吸水，使用前先用80℃的溫度烘烤，使固性穩定.表面光滑，半透明，不易碎.一般用於耐油性強的變壓器上.3.塑膠(PET)：熱塑性材料，510系統，硬性高，易成形.不易變形，耐溫170℃，表面不光滑，不易碎，一般用於繞線管.4.塑膠(PBT)：熱塑性材料，較軟，不易變形，不耐高溫(160℃)，表面不光滑，不易碎一般用於繞線管*熱塑性材料可回收：第一次為20%，第二次為15%，第三次7%.變壓器制作亞源科技股份有限公司5/54二.鐵芯CORE鐵芯從用途上分高、低頻、COIL三種:1.高頻類：鐵粉芯FerritecoreFerritecore用於高頻變壓器它是一種帶有尖晶石結晶狀結構的陶磁體，此種尖晶石為氧化鐵和其它二價的金屬化合物.如kFe2O4(k代表其它金屬)，目前常使用的金屬有錳(Mn)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鎂(Ng)、銅(Cu).其常用組合如錳鋅(MnZn)系列、鎳鋅(NiZn)系列及鎂鋅(MgZn)系列.此種材具有高導磁率和阻抗性的物性，其使用頻率範圍由1kHz到超過200kHz.2.低頻類：矽鋼片(LAMINATION)矽鋼片用於低頻變壓器，其種類很多，按其製作工藝不同可分為A：鍛燒(黑片)、N：無鍛燒(白片)兩種.按其形狀不同可分為：EI型、UI型、C型、口型.口型矽鋼片常在功率較大的變壓器中使用，它絕緣性能好，易於散熱，同時磁短路，主要用於功率大於500~1000W和大功率變壓器中.由兩個C型矽鋼片組成一套矽鋼片稱為CD型矽鋼片，用CD型矽鋼片製作的電源變壓器在截面積相同的條件下，窗口愈越高，變壓器功率越大.於鐵芯兩側可以分別安裝線圈，因此變壓器的線圈匝數可分配在兩個線包上，從而使每個線包的平均匝長較短，線圈的銅耗減小.另外如果把要求對稱的兩個線圈分別繞在兩個線包上，可以達到完全對稱的效果.由四個C型矽鋼片組成一套矽鋼片稱為ED型矽鋼片.ED型矽鋼片製成的變壓器外形呈扁寬形，在功率相同的條件下ED型變壓器比CD型變壓器矮些，寬度大些，另外由於線圈安裝在矽鋼片中間，有外磁路，因此漏磁小，對整體乾擾小.但是它所有線圈都繞在一個線包上，線包較厚，故平均匝長較長，銅耗較大.C型鐵芯性能優异所製作之變壓器體積小、重量輕、效率高，裝配的角度來看，C型矽鋼片零件很少，通用性強，因此生產效率高，但是C型矽鋼片加工工序較多，作較複雜，需用專用設備製造，因而目前成本還較高.變壓器制作亞源科技股份有限公司6/54我們主要使用的是EI型矽鋼片.E型矽鋼片又稱殼型或日型矽鋼片，它的主要優點是初、次級線圈共同一個線架，有較高的窗口佔空系數(佔空系數Km：銅線淨截面積和窗口面積比);矽鋼片對繞組形成保護外殼，使繞組不易受到機械傷損傷;同時矽鋼片散熱面積較大，變壓器磁場發散較少.但是它的初次級漏感較大，外來磁場乾擾也較大，此外，由於繞組平均周長較長，在同樣圈數和鐵芯截面積條件下，EI型鐵芯的變壓器所用的銅線較多.矽鋼片的厚度常用的有0.35mm、0.5mm兩種.矽鋼片的組裝方式有交疊法和對疊法兩種.交疊法是將矽鋼片的開口一對一交替地分佈在兩邊，這種疊法比較麻煩，但矽鋼片間隙小，磁阻小，有利於增大磁通，因此電源變壓器都採用這種方法.對疊法常用於通有直流電流的場合，為避免直流電流引起飽和，矽鋼片之間需要留有空隙，因此對疊法將E片與I片各放一邊，兩者之間的空隙可用紙片來調節我們廠常用的有矽鋼片材質有Z-11、H-18、H-50、H-14等，其中以Z-11矽鋼片性能最好.通常表示方法如圖3.1：EI-28Z110.35A1.COIL類：分三種類型(如圖3.2).A.TOROID環形鐵芯：將O型疊片而成，或由矽鋼片捲繞而成.此種鐵芯對繞線來說非常不易.B.RODCORE棒狀鐵芯.C.DRUMCORE：鼓形鐵芯...........................0表示制作工藝為已鍛燒表示厚度為0.35mm表示材質為Z11表示規格表示形狀28灰色代表鍛燒TCORERCOREDRCORE圖3.1圖3.2變壓器制作亞源科技股份有限公司7/54三.TUBETUBE種類繁多，用途廣泛，我們常用的有TEFLON(鐵弗龍)、矽質套管、玻璃纖維矽膠套管、矽橡膠套管、矽膠玻璃纖維套管、臘套管、PE熱縮套管、PVC熱縮套管。1.TEFLON鐵弗龍為塑膠中耐溫最高(280℃~300℃)最耐強酸、強鹼、最抗粘、最滑溜耐磨之工程塑膠材料，而廣泛用於機械，汽車，電子，化工閥門等零件.鐵弗龍為訊號、儀控綱路及耐熱之電線電纜的最佳絕緣材料，成功用於各類家電用品(微波爐、電烤箱、吹風機、電鍋……)，通訊設備/電腦、各類化學、機械及電氣/電子工業領域.其中TeflonInsulationSleeving由於耐高溫、耐電壓(300V)而廣泛用於航太、汽車、醫療、電子變壓器、通訊等科技工業.Tefloninsulationsleeving是變壓器進出線絕緣的最佳材料，其主要性質如下表：TEFLON之性質表比重2.1~2.3gr/cm抗拉強度280~352kg/cm伸長率200~400%抗拉彈性系數0.4*10kg/cm壓縮強度120kg/cm硬度(rockwell)D50~55沖擊張度(V)16.4gm/1000回磨擦系數0mg/1000回融點317~327℃熱變形溫度(4.6kg/cm)260℃絕緣破壞強度4.5kv/mm誘電率10HZ2.1耐電弧性300sec吸水率24Hrs0.01%太陽光線影響弱酸影響弱鹼影響耐性非常強強酸影響強鹼影響有機溶劑}影響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變壓器制作亞源科技股份有限公司8/542.矽質玻璃纖維套管(SiliconGlassFiberSleevingCharacter)矽質玻璃纖維套管是以無鹼性玻璃纖維紗編織成管，經特殊的一種樹脂浸塗處理，再以適當之溫度烘乾而製成，它具有極佳之電氣絕緣性，且耐燃耐溫、耐