变压器常见不良的基础知识.doc

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1、变压器常见不良的基础知识 不良因素有5M人机器物料方法环境。 一圈数比即电压比不良假设HP次级四组 1、一组或二组或三组不良 那么有以下原因 A、圈数不对 B、测试架接触不良 C、断线 D、接错脚步位或分错线 E、空焊 F、焊点短路 G、排线偏差太大造成电压不过 H、GAP放错 2、四组皆一良 A、初级线圈不对 B、测试架接触不良 二电感量L值高 1、圈数多 2、CORE材质不对 3、CORE GAP太浅 4、两片CORE 5、垫片厚度太薄 6、DR CORE中径大 7、DR CORE 槽宽小 三电感量L值低 1、圈数少 2、CORE材质不对 3、CORE GAP太深 4、两GAP CORE

2、5、CORE 接触面有杂物 6、CORE破或裂 7、垫片厚度太厚 8、DR CORE中径太小 9、DR CORE槽宽大 四耐压不良 1、W-W A、排线不良 B、胶带末包好 C、胶带宽度不够 D、胶带层数不对 E、PIN与PIN间短路“如结线过大”造成与PIN脚短路 2、W-C A、线包太大 B、外层TAPE末包好 C、整形不良 D、BOBBIN破 E、CORE与W之间距离不够 F、BOBBIN有毛边 G、漆皮线划破有针孔铜线本身材料问题绕线机的转轮可磁环缺损 H、与温度有关 五R值高 1、断股数多股数 2、线径用错用错比SPEC细的线如0.3mm用为0.2mm 3、空焊多股线 4、绕线时拉线

3、不够紧 5、与温度有关温度越高R值越大 6、铜线股数少 7、DR CORE中径大 8、多股线末完全焊到漏焊1股或多股 六Q值低 1、断股数多股数L与Q成正比R与Q成反比 2、线径变细Q值降低 3、CORE GAP太深造成电感偏低落Q值下降 4、铜线股数不对少股数 5、空焊多股数 6、测试架接触不良 7、与工作频率有关 七漏感大LL或LK 1、排线不均匀 2、拉线不够紧造成偏高同时Q值在偏低 3、与L值有关L值偏高LK OK 4、绕线位置错 5、绝缘TAPE档 层数过多或厚度太厚P/S级距高拉大 6、绞线之绞距不足或过多太紧 八电流高 1、初级绕组圈数不足 2、矽钢片叠厚不够 3、铁芯片牌不对

4、4、铁芯片未打平接口逢大 5、初级和次级局部匝间短路 6、焊点刺破胶布下面铜线 7、焊点短路锡渣、线尾 8、矽钢片材质差不良 9、初级和次级局部匝间短路 10、焊点刺破胶布下面铜线 11、焊点短路锡渣、线尾 12、矽钢片材质差不良 13、挂错脚位 九层间短路 1、铜线刮伤造成层与层圈与圈之间短路 2、原材料铜皮COAR TING不良或无COAR TING 或铜线放置时间过久老化造成漆膜裂 3、COPPER 焊点完包覆往造成焊点与绕体短路。 十铁芯耗大 1、铁芯片未插足 2、铁芯片牌不对 3、铁芯毛刺大 4、铁芯薄 5、散热面小 变压器常见生产问题非设计问题 1.Q值即衡量产品整体质量状况的因素

5、 后果Q值不良将会影响产品上机使用时输出功率降低损耗增大 2.电阻一般导体的阻值.RU/I 后果客户上机后因输入电流固定值将导致线路电压低于正常值且增加线路损耗加剧产品之发热度。 3.电压比给初级边输入一个固定电压在次级边能输出之电压制程中一般以CH 310 20KHZ 10V 接于初级边于次级感应出之数值如初级100TS某一次级为10TS其比例为10/1. 后果产品上机后输出电压不足或过高导致烧机或无法激活 4.L值 后果客户上机无法激活或烧机 5.LK值即指未被利用到之电感是一种能量的损失一般是指泄漏于磁路以外通过空气耦合之磁场能量漏感越大损失能量也越大变压器之利用率越低故漏感越小越好。

6、后果产品有效输出功率降低影响动态输出电压。 6.重迭给产品增加一定的负载观察其所能承受之程度 后果上机使用时电流不稳定易饱合使L值降低 7.层间指同绕组不同匝数间的短路状况 后果产品上机后易发热造成烧机 8.耐压在产品绕组间或绕组与铁芯间加入一个规格要求之高压若产品存在缺失时则会NG 后果产品上机后无法承受高压线圈与线圈间会产生短路击穿绕机 9.铁芯破减少磁铁的有效面积增大磁阻降低输出功率且影响外观 10.铁芯松动产品上机后会振动产生异音使电感不稳定无法使用 11.铁芯用错和装错产品磁饱和不同上机后无法使用。或磁场分布位置改变影响到其它 特性 12.PIN红或刮伤PIN易氧化客户上机时无法吃锡

7、造成假焊虚焊形成不能 导通 13.线包胶布破绝缘程度降低导致耐压不良或层间短路 14.铁芯胶布分层会影响外观绝缘效果降低 15.铁芯歪影响外观及磁场分布 16.点胶不良导致产品固定不良松动及外观不良 17.色点或标签不良导致客装机时插错件致烧机或无法激活 18.合脚不良致无法平贴机板插件困难 19.锡珠锡渣当产品沾有异物时会导致连通致使耐压不良上机振动后掉于PC板造成短路。 20.铜箔不良会导致屏蔽不良影响外观 21.PIN长短有异特PIN少吃锡不完整或接触其它零件并影响客户制程造成锡困难固定不良 22.漏焊包焊冷焊导致电阻不良或无输入或输出是电阻会造成绕组间电阻增大或接触不良使功率下降或不足

8、 23.内间深不足铁芯与模型间匹配不良时间长后随着凡立水硬化使铁芯间产生间隙L值降低 24.电容不良导致振谐回路工作点改变产品功能消失 25.尺寸不符因PC板已设计好当尺寸不符时会影响周边之零件或插不下去导致碰到其它零件造成耐压不良。 26.含浸不良未干易造成铁芯松动不完全则会造成绝缘不良影响产品寿命 27.安距不良易造成绕组间距离不够产生放电现象 28.铜线外露影响产品外观且易与周围零件产生电孤影响其周围零件亦引起本身氧化 29.文件墙外露影响产品外观在客户处易造成安规不足亦易让客户产生安规不足的误解 30.PIN间安距不良易不同绕组通过结线点放电导致耐电压NG。 31.排距不良易造成插机板

9、困难合脚困难 32.结线太长易造成PIN短路造成不良及接近绕线与CORE间距离造成耐压不良。 33.外层胶布结束位置错晚造成含浸后胶布翘起松脱影响产品外观 34.引线长度不符规格易造成客户处不能装机或装机困难 35.焊锡过深易耐压不良和层间不良等 36.结线不足圈造成产品在插上PC板时遇到高温易松脱导致断线或断路影响产品的使用寿命 37.胶布破/反折易耐压不良层间短路等不良。 38.套管长易线头高和结线不足圈。 39.套管未归槽会造成插机板困难线包尺寸超SPEC. 40.引线固定不良易使铜线松散造成线包大 41.绕线位置错易造成电压比不良。 42.圈数不良导致DCR和电压不良或造成功率不足而烧

10、机。 43.绕线交叉易造成Q值不良有可能造成漏感不良。 44.疏绕不均匀/未绕满规定位置易漏感不良及电压比偏低和L值变化 45.固定胶布未绝缘或引出线相碰易使绕组间本身短路 46.分层胶布未绝缘易使绕组间绝缘不良造成短路 47.线包内有铜线头易刺破胶布造成耐压不良。 48.铜线无漆膜/针孔过多会造成同一绕线组匝间短路上机正常动转时造成烧线。 49.套管破或套管短易造成绝缘不好安规不符绝缘状况降低 50.档墙偏小安全距离不够易造成耐压不良 51.绕线不平造成产品漏感高DCR偏大等 这是去年管理员上传的一份变压器从生产到品质中易产生的一些问题点但只看到问题对品质的影响 没有进一步分析产生这些不良的

11、原因及对其改善的建议方案 我想结合自已在变压器工厂作业的经验及大比特论坛中的英杰们的智慧一同对这些问题进行进一步的探讨与分享 有说的不对的还请朋友们见谅与指教 1.Q值即衡量产品整体品质状况的因素 后果Q值不良将会影响产品上机使用时输出功率降低损耗增大 原因分析 1:造成Q值不良的原因其最主要的因素是其变压器中使用的磁芯的原材料的Q值影响 2:测试的频率在评估原材料的磁芯Q值与成品Q值对应关系时需要注意测试频率的差异不同的测试的频率测试的Q值是不一样的 3测试的输出线径及线长当测试原材料及成品时都需要注意不同的线径大小及不同的测试点的焊点预留的长度的不一样其测试值也不一样 4测试的设备的差异不

12、同的测试设备对Q值的感应也是不一样的这样需要制程作标准器件与标准仪器作对比测试同时同一仪器使用 测试线测试与使用测试盒测试都是不一样的 5:制程的绕线工艺对产品的Q值也有一定的影响特别是高导线圈绕制时的排线方式 Q值是产品的整理的品质体现一个产品的Q值稳不稳定这也是变压器制程的一个评估因其是一个总体的品质体现 也对应的影响因素较多 处理建议 1在变压器设计时计设的RD需要评估成品的Q值要求与原材料的对应标准需要在原材料承认时增加此项特性要求 2若制程作业时出现此异常时首先确认原材料的Q值是否在规格之类如果在规格内但做不到成品的要求需要对其原材料进行提升 3当然要求供应商改善原材料需要一个过程此

13、时制程需要有一定的应对的临时方案如改善制程绕线方式或更换不同家的同等材质替代 当然如果磁芯原材料出现Q值异常他不同于电感是很难在原有的哪一批进行挑选使用的 提高线圈的Q值所采取的措施 品质因数Q是反映线圈质量的重要参数提高线圈的Q值可以说是绕制线圈要注意的重点之一。那么如何提高绕制线圈的Q值呢下面介绍具体的方法 1根据工作频率选用线圈的导线 工作于低频段的电感线圈一般采用漆包线等带绝缘的导线绕制。工作频率高于几万赫而低于2MHz的电路中采用多股绝缘的导线绕制线圈这样可有效地增加导体的表面积从而可以克服集肤效应的影响使Q值比相同截面积的单根导线绕制的线?050。在频率高于2MHz的电路中电感线圈

14、应采用单根粗导线绕制导线的直径一般为0.3mm1.5mm。采用间绕的电感线圈常用镀银铜线绕制以增加导线表面的导电性。这时不宜选用多股导线绕制因为多股绝缘线在频率很高时线圈绝缘介质将引起额外的损耗其效果反不如单根导线好。 2选用优质的线圈骨架减少介质损耗 在频率较高的场合如短波波段因为普通的线圈骨架其介质损耗显著增加因此应选用高频介质材料如高频瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等作为骨架并采用间绕法绕制。 3选择合理的线圈尺寸可以减少损耗外径一定的单层线圈20mm-30mm当绕组长度 L与外径 D的比值 L/D0.7时其损耗最小外径一定的多层线圈L/ D0.20.5用t/D0.250.1时其损耗最小。绕组

15、厚度t、绕组长度L和外径D之间满足3t2LD的情况下损耗也最小。采用屏蔽罩的线圈其LD0.81.2时最佳。 变压器常见生产问题非设计问题 1 由于绕线过于饱满造成胶心变形插片后铁心E片与I片之间有较大气隙引起空载电流大将绕好线的胶心整形后问题得到解决. 2EI-76铁心片规定空载电流不大与57ma实际达到67ma:实际产生原因是铁心片插得过紧使铁心产生应力将铁芯片取出一片空载电流即达到54ma. 3空载电流大换了几款铁心片均不合格此款变压器空载电流要求较高换一款高一级性能的铁心片问题得到解决. 4空载电流比原来小而温升超差:采用H50材料空载电流小而铁损大批料人注意了空载电流而忽略了铁损改用H

16、23材料但要注意空载电流是否满足见要求. 5EI-66铁心变压器设计磁通密度为1.3T测空载电流为135ma且有嗡嗡叫声:发现该铁心片为弹簧片、需更换铁心片. 6摇片困难且铁心片表面有划伤:发现铁心片表面有杂质分析研究为热处理时放置铁芯片的炉架焊接时焊渣没有处理乾净高温后焊渣崩裂形成碎末混入铁心片行成摇片困难 7变压器含浸前端面无锈迹含浸后端面发现锈迹主要是手汗引起含浸前如不进行驱水份处理易发生此现象由于含浸漆层很薄有针孔含浸后放置一段时间产生了锈痕.操作时夏天带手套可避免此现象. 8变压器含浸后空载电流增加很多:主要是采用环氧类浸渍漆这类漆含浸后收缩应力较大.改变漆的粘度或改用其他漆. 9验

17、收时铁心片电气性能合格生产时空载电流偏大:验收时用的是塑料或橡胶榔头生产时用的是铁榔头捶击过重引起空载电流过大. 10测试时变压器发生嗡嗡叫声:这是由于铁心片E片与I片厚薄不一致引起解决措施是换片或增加含浸工序.特别要注意不同批次的E片与I片要测量厚薄后才能投入生产. 11铁心片要求板型形多少将铁心片放在平板上用厚薄规去测量要求板形小于0.25mm 查找变压器耐压不合格的原因-排除法 某客户投诉有一批电子变压器耐压不合格怀疑是漆包线的针孔超标所致与我司提供的3UEW 0.10mm产品有关希望我们在两日内到现场处理. 在第一时间我们到达了某电子公司品管部工作人员接待了我们.据他介绍这次有万余变压

18、器耐压不合格排查了很多原因最后怀疑漆包线针孔超标.漆包线是我司产品所以请我们共同排查原因.因为平时客户对我司的漆包线在使用前和使用中的针孔检测基本上都是0或1个针孔但是“此次发现的针孔较多有六、七个比较吓人可能是导致变压器耐压不合格的原因”.他拿出二轴基本已用完的、尚剩二层底线的我公司漆包线产品上面贴有NG红色不合格标签于是双方共同对这轴漆包线作了针孔试验四次的试验结果分别是4、6、3、7个针孔属于合格范围.对于这个结果我对他进行了解释:漆包线在生产过程中经常需要换盘.在换盘过程中漆包线与线轴底部有一定的轻微摩擦底盘线有时由此产生少量的针孔是正常的. 国家标准和日本标准的针孔数是12个及以下在

19、此范围内都是安全的我们没有理由去怀疑作为一个国家标准的安全性和严谨性.尽管各企业都有自己的原材料检验内控标准据我了解各电子变压器厂的针孔验收标准有8、7、6个不等其目的也只是为了提高产品的质量保险系数.因此基本上可以排除针孔原因引起的变压器耐压不合格必须扩大分析范围. 我请肖先生拿来了几个耐压不合格的变压器小心拆开取出骨架再绕出一段漆包线测得外径为0.107mm铜径为0.096mm.然后在线轴上测得漆包线的外径为0.113mm、0.112mm、铜径为0.10、0.10mm. 这就证明在绕线过程中绕线机的张力没有调整好导致漆包线整体被严重拉小漆膜在外力作用下变形且附着力降低影响到绝缘遭受破坏是变

20、压器耐压不合格的主要原因.同时由于铜径被拉小导致电阻变大且不合格当变压器外接负载时线圈发热并产生恶性循环最终变压器烧毁. 变压器耐压不合格原因是多元化的.作为变压器生产厂首先考虑的是绝缘是否存在问题在制程中是否破坏了漆膜如装矽钢片时然后考虑供应商的漆包线是否合格而忽视了漆包线拉伸后绝缘遭受的破坏.漆包线生产厂为了查找自己产品的质量问题其思维方式比较单一反而能够发现变压器厂忽视的问题. 盐水针孔试验法最早见于日本标准JIS C 30031976漆包铜线及漆包铝线试验方法分为加热处理法和无处理法两种.由于其方法具有简单快捷测试结果清晰、明了更由于测试成本低等优点所以盐水针孔试验法的无处理法在电子行

21、业很快流行起来可以说无厂不做针孔.正是考虑到用户的这种情况国家标准GB 6109.4-88直焊性聚氨酯漆圆铜线收入了盐水针孔试验法的加热处理法近年国际电工委员会IEC标准、欧盟都将盐水针孔试验法纳入了试验范围由此可见盐水针孔试验法的重要性.但是在判断产品质量问题时要正确依据标准否则一旦进入误区就会延误战机造成更大的损失. 磁性材料最精僻的总结 电源装置无论是直流电源还是交流电源都要使用由软磁磁芯制成的电子变压器软磁电磁元件。虽然已经有不用软磁磁芯的空芯电子变压器和压电陶瓷变压器但是到现在为止绝大多数的电源装置中的电子变压器仍然使用软磁磁芯。因此讨论电源技术与电子变压器之间的关系电子变压器在电源

22、技术中的作用电源技术对电子变压器的要求电子变压器采用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响一定会引起电源行业和软磁材料行业的朋友们的兴趣。本文提出一些看法以便促成电源行业与电子变压器行业和软磁材料行业之间就电子变压器和软磁材料的有关问题进行对话互相交流共同发展。 1 电子变压器在电源技术中的作用 电子变压器和半导体开关器件半导体整流器件电容器一起称为电源装置中的4大主要元器件。根据在电源装置中的作用电子变压器可以分为 1起电压和功率变换作用的电源变压器功率变压器整流变压器逆变变压器开关变压器脉冲功率变压器 2起传递宽带、声频、中周功率和信号作用的宽带变压器声频变压器中周变压器 3起传递脉冲

23、、驱动和触发信号作用的脉冲变压器驱动变压器触发变压器 4起原边和副边绝缘隔离作用的隔离变压器起屏蔽作用的屏蔽变压器 5起单相变三相或三相变单相作用的相数变换变压器起改变输出相位作用的相位变换变压器移相器 6起改变输出频率作用的倍频或分频变压器 7起改变输出阻抗与负载阻抗相匹配作用的匹配变压器 8起稳定输出电压或电流作用的稳压变压器包括恒压变压器或稳流变压器起调节输出电压作用的调压变压器 9起交流和直流滤波作用的滤波电感器 10起抑制电磁干扰作用的电磁干扰滤波电感器起抑制噪声作用的噪声滤波电感器 11起吸收浪涌电流作用的吸收电感器起减缓电流变化速率的缓冲电感器 12起储能作用的储能电感器起帮助半

24、导体开关换向作用的换向电感器 13起开关作用的磁性开关电感器和变压器 14起调节电感作用的可控电感器和饱和电感器 15起变换电压、电流或脉冲检测信号的电压互感器、电流互感器、脉冲互感器、直流互感器、零磁通互感器、弱电互感器、零序电流互感器、霍尔电流电压检测器。 从以上的列举可以看出不论是直流电源交流电源还是特种电源都离不开电子变压器。有人把电源界定为经过高频开关变换的直流电源和交流电源。在介绍软磁电磁元件在电源技术中的作用时往往举高频开关电源中的各种电磁元件为例证。同时在电子电源中使用的软磁电磁元件中各种变压器占主要地位因此用变压器作为电子电源中软磁元件的代表称它们为“电子变压器”。 2 电源

25、技术对电子变压器的要求 电源技术对电子变压器的要求像所有作为商品的产品一样是在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好。有时可能偏重价格和成本有时可能偏重效率和性能。现在轻、薄、短、小成为电子变压器的发展方向是强调降低成本。从总的要求出发可以对电子变压器得出四项具体要求使用条件完成功能提高效率降低成本。 2.1 使用条件 电子变压器的使用条件包括两方面内容可靠性和电磁兼容性。以前只注意可靠性现在由于环境保护意识增强必须注意电磁兼容性。 可靠性是指在具体的使用条件下电子变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度。决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁

26、材料的居里点。软磁材料居里点高受温度影响小软磁材料居里点低对温度变化比较敏感受温度影响大。例如锰锌铁氧体的居里点只有215比较低磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化除正常温度25而外还要给出6080100时的各种参数数据。因此锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100以下也就是环境温度为40时温升必须低于60。钴基非晶合金的居里点为205也低使用温度也限制在100以下。铁基非晶合金的居里点为370可以在150180以下使用。高磁导坡莫合金的居里点为460至480可以在200250以下使用。微晶纳米晶合金的居里点为600取向硅钢居里点为730可以在300400下使用。 电磁兼容性是指电子变压器既

27、不产生对外界的电磁干扰又能承受外界的电磁干扰。电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声。电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩。磁致伸缩系数大的软磁材料产生的电磁干扰大。铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大2730106必须采取减少噪声抑制干扰的措施。高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25106锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21106。以上这3种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料在应用中要注意。3取向硅钢的磁致伸缩系数为13106微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为0.52106。这2种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料。6.5硅钢的磁致伸缩系数为0.1106高磁导Ni80坡莫合金的磁致伸缩系数为0.10.5106钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1106以下。这3种软磁材料属于不太.