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淺析變壓器線圈常見失效機理

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淺析變壓器線圈常見失效機理

發布日期:2018-05-26 作者:admin 點擊:

變壓器是一種變化電能以及把電能從一個電路傳遞到另一電路的靜止電磁裝置,在電子設備中占有很重要的地位。比如,電源設備中交流電壓和直流電壓幾乎都由變壓器通過變換、整流而獲得。另外,電路的隔離、匹配及阻抗變換等方面絕大多數也是通過變壓器來實現的。變壓器品種繁多,不勝枚舉。例如:按照工作頻率分類,可分為工頻電源變壓器、中頻電源變壓器、音頻變壓器、超音頻變壓器、高頻變壓器。按照用途分類,可分為電源變壓器、音頻變壓器、脈沖變壓器、開關電源變壓器、高頻變壓器、特種變壓器等。


1  典型通信用變壓器外觀及其内部結構

線圈構成變壓器的電路部分,是變壓器的基本組成部分,它由若幹個繞組構成。除自耦變壓器外,線圈繞組間必須是絕緣的,繞組所連接的兩個電路間也是絕緣的。漆包線則是最常用的繞組導線材料,也是影響變壓器質量與可靠性的關鍵材料,當線圈出現異常後,變壓器将出現參數不良、甚至開路或燒毀等現象。因此,線圈是變壓器失效分析中主要的測試、分析切入點。

下面就向大家介紹幾種常見的與線圈(漆包線)相關的失效機理:

01.漆包線腐蝕

變壓器内部使用漆包線進行線圈的繞制。繞制過程中可能使漆包線表面漆包膜出現輕微損傷。而變壓器制作過程中所使用的各類材料均可能含有腐蝕離子污染,如絕緣漆、膠、膠帶、骨架、助焊劑等。當變壓器在潮濕環境下工作時,腐蝕離子易從漆包膜損傷處開始腐蝕漆包線,最終造成線圈開路,如圖2和圖3所示。

此外,在漆包線引出端與引腳焊接處,漆包線的漆包膜也容易因為熱或機械原因出現損傷。當變壓器工作環境中含有腐蝕性離子時(如鹽霧環境),漆包線損傷處同樣容易被腐蝕,

02.絕緣不良

當漆包線自身存在缺陷(針孔過多),或是線圈在繞制過程中損傷(變壓器内的骨架毛刺應該控制在合理的範圍,一般要求毛刺長度不大于1mm,毛刺長度過長易導緻漆包線結構破壞,高可靠産品要求更高),即使變壓器内外部環境不存在使線圈腐蝕的腐蝕性物質,變壓器也容易因為漆包線匝間/層間絕緣不良而燒毀失效。在初級與次級線圈同軸繞制時,如果絕緣膠帶包裹不良,也會導緻擊穿失效。

骨架毛刺損傷漆包線,最終導緻短路燒毀的案例。

03.過電失效

由于輸入電壓過高或變壓器磁飽和點設計餘量不足易導緻變壓器磁飽和并最終導緻線圈過熱燒毀是導緻變壓器失效的又一個重要原因。當初級電壓過高,導緻磁通量密度大于飽和磁感應強度時,就會出現磁飽和。磁飽和後初級電流猛增,産熱增加,最終導緻線圈燒毀或保險絲熔斷。

含有線圈的各類元件均存在過電失效可能,如電感、繼電器等。電感線圈過流燒毀的情況。通過3D X-ray可以清晰地看到内部漆包線存在熔融形貌,引出線也發生熔斷。


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