式中n称为电压比(圈数比).当n<1时,则N1>N2,V1>V2,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:
P2---
P1
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
η=x100%
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.
Ⅲ.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.
3.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Ferritecore
Ferritecore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.通常表示方法如图3.1:
EI-28Z110.35A
28
1.COIL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.RODCORE棒状铁芯.
圖3.2
C.DRUMCORE:
鼓形铁芯.
RCORE
TCORE
DRCORE
三.TUBE
TUBE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
融点317~327℃
热变形温度(4.6kg/cm)260℃
绝缘破坏强度4.5kv/mm
诱电率10HZ<2.1
耐电弧性>300sec
吸水率24Hrs<0.01%
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
2.硅质玻璃纤维套管(SiliconGlassFiberSleevingCharacter)
硅质玻璃纤维套管是以无碱性玻璃纤维纱编织成管,经特殊的一种树脂浸涂处理,再以适当之温度烘干而制成,它具有极佳之电气绝缘性,且耐燃耐温、耐电压、耐湿、在零下50℃低温时仍能保持柔软.在高温200~250℃亦不损电气之特性,另皮膜十分强韧,而曲折.适用H级马达、干式变压器、炭刷、冷冻机、冷气机、投射灯、卤素灯、吸顶灯、落地灯及发热体之导线、机械高温配线和保护所适用。
硅质玻璃纤维套管在变压器中常用于CT绝缘,其耐油性、抗剪性、耐磨性极佳,耐酸碱、水、液态氧、有机溶剂;耐温180℃,耐电压1.5KV。
内径
内径偏差
厚度
厚度偏差
耐热性200℃绝不产生异状
1.0TO1.5
+0.2–0.1
0.25
000
20
50
2.0TO3.0
+0.3–0.15
0.38
3.5TO6.0
+0.3–0.15
0.45
燃烧性45”难燃
自然熄灭
7.0TO10
+0.5–0.5
0.50
11TO25
+1.5–0.5
0.63
3.硅胶套管(SiliconRubberTube)
硅胶套管耐温在-70℃至200℃,
抗拉强度为1000psi;
伸长率为300%;
耐火、自熄;
抗剪穿性、耐磨性好;
耐酸、水、植物油、动物油佳;
稍耐碳化氢油及汽油;
耐电压4000V.
硅胶套管常用于:
1变压器绝缘套管;
2电热绝缘套管
3耐高温套管
硅胶绝缘套管尺寸表
内径(mm)
外径(mm)
0.5x1.3
0.8x1.6
1.0x1.8
1.5x2.3
2.0x2.8
2.5x3.3
3.0x4.0
3.5x4.5
4.0x5.0
5.0x6.0
6.0x8.0
7.0x9.0
8.0x10.0
9.0x11.0
10.0x12.0
四.TAPE
1.电气胶带的构造
从一卷3M#1350粘贴胶带的外表,会令人联想到它所牵涉的物料科学、技术和先进生产处理等复杂性质.电气胶带的基本结构:
分离涂层(ReleaseCoating)、带基/基材(Backing)、涂底剂(PrimerCoating)、粘剂(Adhesive).(如图4.1)
2.常用的胶带
我们以带基/基材的不同分类有:
环氧胶带(epoxytape)、聚酸亚胺胶带(polyimidetape)、聚四氟乙烯胶带(PTFETape)、乙烯树脂胶带(VinyiTapy)、聚酯薄膜(PolyeseterTaye)、强化纤维胶带(FilamentTape)、合成物薄膜(CompositeTape)、玻璃布(GlassCloth)、乙醋酸布(AcetateCloth)、纸带(Paper)
3.各种胶带有特性及用途
3.1环氧胶带(epoxytape)
环氧胶带抗焊接、抗穿刺、质薄、绝缘强度高、从形性好,UL认可耐温程度达150℃及防燃.这种结构的胶带功能广泛,有利于减轻库存成本其HI-POT在5KV以上.
3.2聚酸亚胺胶带(polyimidetape)
这种胶带以聚酸亚胺为-带基/基材的胶带适用于COIL、缠结的电线和电容器.它能扺受极大的温差,保持其物理及电气性能不变.其热固硅/硅的压敏胶粘剂提高聚酸亚胺胶带的稳定性.其耐温为180℃,HI-POT为7.5KV
3.3聚四氟乙烯胶带(PTFETape)
这些耐高温薄膜胶带在温差极大时使用仍可保持其性能不变,收缩程度低,扺御化学物质性能极低、抗电弧能力高、且不含碳化物质.其耐温为80℃,其HI-POT为9.5KV.
3.4乙烯树脂胶带(VinyiTapy)
乙烯胶带楺合了聚氯乙烯带基的灵活性及具备优良的电气绝缘性能.它的绝缘强度高,抗湿气、紫外线、磨损、腐蚀、碱和混合物.其压敏橡胶粘剂适用温差能力良好.此不褪色胶带能迅速辨认电流相位、导线、管导和安全地带.乙烯胶带提供主要电绝缘达600伏特之高,亦可用于高压电缆电线缠结和电视消磁COIL的封装操作.HI-POT>8KV最高可达12KV.
3.5聚酯薄膜(PolyeseterTaye)
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高、有极佳的抗化学品、抗化剂和防潮能力,并可扺受切割及磨损.耐温130℃HI-POT:
5KV
3.6强化纤维胶带(FilamentTape)
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130℃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(CompositeTape)
这种结构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130℃,HI-POT:
5.5KV
3.8玻璃布(GlassCloth)
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,并能级效地吸收电气绝缘漆和树脂其耐温130℃以上,HI-POT:
3KV
3.9乙醋酸布(AcetateCloth)、
这些悦目胶带适用于COIL包封.从形性高.能扺受105℃之高温,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(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105℃或以下温度范围.HI-POT:
2KV
五.WIRE
(一)漆包线的种类及用途:
名称
种类
耐热区分
用途
Remarks
1.UEW漆包线可以着色
2.第0种的皮膜
特别厚
第1种薄
第2种较薄
第3种更薄
第4种最薄
性树脂漆包线
(E.W)
Type1
Type2
Type3
Type4
TypeA
(105℃)
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COIL
聚乙烯醇缩甲醛漆包线
(P.V.F.)
Type0
Type1
Type2
TypeA
(105℃)
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.电扇及变压器等之COIL
聚胺基甲酸脂
漆包线
(U.E.W.)
Type1
Type2
Type3
TypeE
(120℃)
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
(S.B.W.)
Type0
Type1
Type2
TypeB
(130℃)
通信仪器之COIL
电气机器之COIL
电气计器之COIL
电视偏贪向COIL
喇叭音响COIL
聚脂瓷漆包线
(P.E.W.)
Type0
Type1
Type2
TypeF
(155℃)
适用于要求热特性良好的电动机及变压器等
各种电动机之COIL
各种变压器之COIL
密闭电动机之COIL
耐温稍高之马达COIL
聚胺基甲酸脂
尼龙被覆漆包线(UEW-NY)
Type1
Type2
TypeE
(120℃)
适用于耐磨性良好之高速绕线作业之机械
聚亚胺聚脂漆包线
(E.I.W.)
Type0
Type1
Type2
TypeH
(180℃)
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.
聚亚胺酰胺漆包线
(A.I.W.)
Type1
Type2
Type3
TypeA
(220℃)
适用于H级马达,变压器,替续器等之线圈.
聚脂瓷漆包线(P.E.W.)
聚脂瓷漆包线是以耐热的TerephthalicPolyester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(P.V.F.)漆包线、U.E.W.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(P.V.F.)媲美
●力率、诱电率可与U.E.W.漆包线媲美
●耐碱性、耐湿性比合成树脂漆包线(P.V.F)
聚胺基甲酸脂漆包(U.E.W.)
聚胺基甲酸脂漆包是以Polyurethane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300℃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(P.V.F.)漆包线优越(E种)机械强度可与合成树脂(P.V.F.)漆包线比美.
特性:
●耐热性比合成树(P.V.F.)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
聚亚胺聚脂E.I.W.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
聚亚胺酰胺漆包线(A.I.W)
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(S.B.W.)
融着性U.E.W.漆包线是U.E.W漆包线上面再加一层热可塑性皮膜
特性:
●具有U.E.W.漆包线的全部特点
●可节省COIL真空含浸时间之加热干燥处理,提高工作效率,降低成本
●可与层间纸粘着,防止线间之滑落
油性树脂漆包线(E.W)
油性树脂瓷漆包线是最早普遍被使用之漆包线,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
聚乙烯醇缩甲醛漆包线(P.V.F.)
聚乙烯醇缩甲醛漆包线(P.V.F.)是以合成树脂漆包线中最早开发一种,以Polyving.formal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(P.V.F.)漆包线、U.E.W.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(P.V.F.)媲美
●力率、诱电率可与U.E.W.漆包线比美
●耐碱性、耐湿性比合成树脂漆包线(P.V.F)
2.WIRE其他常识
2.12UEW耐温120℃,可以直接焊锡;而PEW耐温155℃,180℃,焊锡时须脱皮.
2.2丝包线用于显示器,不耐潮.
2.2绞线用来取代较粗的单芯线.
a.换算公式:
股数*Φ数x1.155(系数)=?
Φ(线径)
如0.6Φx4P=1.386Φ√4x0.6Φx1.155=1.386Φ
b.50cm至少25绞,绞数多则DC.R高.
各种漆包线的检验标准
品名
油性树脂漆包线
聚乙烯醇缩甲醛漆包线
聚酯瓷漆包