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如何簡單的判斷變壓器好壞

2021/06/01
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最近看到有個(gè)小伙伴留言說電源出現(xiàn)問題,維修了更換了很多元器件,也量過變壓器引腳通斷沒有問題,但是最后還是發(fā)現(xiàn)是變壓器的問題,所以問一下要怎么判斷變壓器是否出現(xiàn)問題。

         

要判斷變壓器是否出現(xiàn)問題,首先要了解變壓器的幾個(gè)參數(shù)。

變壓器的分類:

我們一般將開關(guān)電源變壓器分單激式開關(guān)電源變壓器和雙激式開關(guān)電源變壓器,兩種開關(guān)電源變壓器的工作原理和結(jié)構(gòu)并不是一樣的。單激式開關(guān)電源變壓器的輸入電壓是單極性脈沖,而其還分正反激電壓輸出;而雙激式開關(guān)電源變壓器的輸入電壓是雙極性脈沖,一般是雙極性脈沖電壓輸出。

變壓器的特性:

    1.電壓比:指變壓器的初級(jí)電壓與次級(jí)電壓的比值。

    2.直流電阻:即銅阻。

  3.效率:即輸出功率/輸入功率*【100%】

  4.絕緣電阻:變壓器各繞組之間及對(duì)鐵心之間的絕緣能力。

  5.抗電強(qiáng)度:變壓器在1秒或1分鐘之內(nèi)能承受規(guī)定電壓的程度。

變壓器的組成:

開關(guān)電源變壓器的主要材料:磁性材料,導(dǎo)線材料和絕緣材料是開關(guān)變壓器的核心。

磁性材料:開關(guān)變壓器使用的磁性材料為軟磁鐵氧體,按其成分和應(yīng)用頻率可分為MnZn系和NiZn系兩大類。前者具有高的導(dǎo)磁率和高的飽和磁感應(yīng),在中頻和低頻范圍具有較低損耗。磁芯的形狀很多,如EI型,E型,EC型等

  

導(dǎo)線材料—漆包線:一般用于繞制小型電子變壓器的漆包線有高強(qiáng)度聚酯漆包線(QZ)和聚氨酯漆包線(QA)兩種。根據(jù)漆層厚度分為1型(薄漆型)和2型(厚漆型)兩種。前者的絕緣涂層為聚酯漆,具有優(yōu)越的耐熱性,絕緣性抗電強(qiáng)度可達(dá)60kv/mm;后者絕緣層為聚氨酯漆,具有自粘性強(qiáng),有自焊性能(380℃),可不用去漆膜就可直接焊接

  

壓敏膠帶:絕緣膠帶抗電強(qiáng)度高,使用方便機(jī)械性能好,被廣泛應(yīng)用在開關(guān)變壓器線圈的層間,組間絕緣和外包絕緣。必須達(dá)到下列要求:粘性好,抗剝離,具有一定的拉伸強(qiáng)度,絕緣性能好,耐壓性能好,阻燃和耐高溫

  

骨架材料:開關(guān)變壓器骨架與一般的變壓器骨架不同,除了作為線圈的絕緣與支撐材料外,還承擔(dān)了整個(gè)變壓器的安裝固定和定位的作用,因此制作骨架的材料除了滿足絕緣要求外,還應(yīng)有相當(dāng)?shù)目估瓘?qiáng)度,同時(shí)為了承受引腳的耐焊接熱,要求骨架材料的熱變形溫度高于200℃,材料必須達(dá)到阻燃,且還應(yīng)加工性好,易于加工成各種形狀。

變壓器的工作原理:

開關(guān)電源變壓器和開關(guān)管一起構(gòu)成一個(gè)自激(或他激)式的間歇 振蕩器,從而把輸入直流電壓調(diào)制成一個(gè)高頻脈沖電壓。起到能量傳遞和轉(zhuǎn)換作用。在反激式電路中, 當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),變壓器把電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來,當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)則釋放出來。在正激式電路中,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),輸入電壓直接向負(fù)載供給并把能量儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電感中。當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),再由儲(chǔ)能電感進(jìn)行續(xù) 流向負(fù)載傳遞。把輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成所需的各種低壓。

    發(fā)2個(gè)網(wǎng)上大神發(fā)的關(guān)于變壓器的資料:

上圖為并聯(lián)在開關(guān)變壓器一次繞組N1兩端的電壓吸收網(wǎng)絡(luò)。(a)、(b)、(c)分別為常見的三路電路模式,其目的是提供開關(guān)管的反向電流通路,抑制開關(guān)管截止期間漏/源(或集電極/發(fā)射極)極間反向電壓的幅值,保護(hù)開關(guān)管的安全及避免磁勢(shì)積累。當(dāng)(a)電路中的C29漏電;(b)電路中的Z1~Z3擊穿或漏電;(c)C電路中的Z101擊穿或漏電時(shí),導(dǎo)致開關(guān)變壓器過載,其二次繞組感生電壓降低。此時(shí),對(duì)開關(guān)管Q1/T103來說,雖然不會(huì)導(dǎo)致其過載(正處于截止期間),但因二次繞組的感生電壓降低(參見圖2電路),當(dāng)N2繞組感生電壓偏低(如低于10V/PC1的欠電壓動(dòng)作閥值)時(shí),引起內(nèi)部振蕩電路停止工作,出現(xiàn)間歇振蕩的故障(表現(xiàn)為打融)現(xiàn)象。注意,此電壓間歇振蕩現(xiàn)象是由PC1的欠電壓動(dòng)作所引起,而非常規(guī)的由二次負(fù)載電路過載所引起的過載保護(hù),此時(shí)檢查負(fù)載電路,當(dāng)然不會(huì)存在過載故障。

當(dāng)圖1中(a)電路的C29雖然已經(jīng)漏電損壞,但其漏電電阻達(dá)數(shù)千歐姆時(shí);當(dāng)圖1中(b)電路的Z1~Z3擊穿或漏電,但其擊穿電壓達(dá)數(shù)伏以上(超出數(shù)字萬用表二極管擋的量程,或擊穿電壓達(dá)9V以上,超出指針萬用表內(nèi)部電池的電壓值)或其漏電電阻也為數(shù)千歐姆時(shí);圖1中(c)電路的雙向擊穿二極管Z101擊穿或漏電時(shí),無論是指針式萬用表或數(shù)字式萬用表,即使我們耐心細(xì)致地測(cè)量了多次,也可能無法得出C29、Z1、Z101已壞的準(zhǔn)確結(jié)論!

  

方便起見,以圖2中N1兩端并聯(lián)的電路為例,當(dāng)C4的漏電電阻達(dá)數(shù)千歐姆時(shí),如果用數(shù)字式萬用表的二極管擋來測(cè)量(將表筆搭于C4兩端)正、反向測(cè)量兩次的話,顯然,其中一次測(cè)量結(jié)果是D2的正向?qū)▔航?,一次測(cè)量顯示為無窮大“1”,無法得出C4已經(jīng)漏電的準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果;如果用指針式萬用表的電阻擋不測(cè)量的話,所測(cè)得數(shù)值為C4漏電阻和R8和相關(guān)聯(lián)并聯(lián)外電路的總并聯(lián)電阻值,因此數(shù)值較大,也不容易使人判斷C4已經(jīng)漏電損壞。

  

像圖1的(b)電路,當(dāng)Z1雖然已經(jīng)損壞,但其擊穿值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于萬用表內(nèi)電池電壓時(shí),所測(cè)也僅為二極管的正向電阻值(或正向?qū)▔航担浞聪螂娮柚狄彩菢O大的;圖1的(c)電路,如果其故障擊穿值遠(yuǎn)高于萬用表內(nèi)部電阻電壓時(shí),則其正、反向?qū)▔航祷蛘?、反向電阻值都是極大的,根本無法判斷其已經(jīng)壞掉!

  

應(yīng)該知道,電容漏電或二極管的擊穿狀態(tài),只有當(dāng)加于元件兩端的電壓高于一定閥值時(shí),元件的故障狀態(tài)才會(huì)有所表現(xiàn)。萬用表在低電壓條件下的測(cè)試,故障元件有時(shí)卻會(huì)“表現(xiàn)正常”。這也是電工師傅在測(cè)試電纜或繞組之間的絕緣時(shí),為何要丟開萬用表換用絕緣搖表的緣故。

  

綜上所述,當(dāng)圖中的C29、Z1、Z101等元件損壞后,事實(shí)上我們對(duì)該元件測(cè)量了多遍, 仍為測(cè)量結(jié)果所蒙蔽時(shí),而對(duì)其它元件的測(cè)量判斷也非常顯明(沒有問題)時(shí),這時(shí)腦海中也會(huì)就會(huì)冒出一個(gè)故障判斷,也許是開關(guān)變壓器壞掉(內(nèi)部匝間短路)了吧?有的維修者可能會(huì)采取進(jìn)一步的措施,如用振蕩小板代替除3844及全部外圍電路(N1繞組兩端并聯(lián)的電壓吸收回路卻沒有動(dòng)它),代用后結(jié)果仍然是故障依舊,如此似乎更證實(shí)了開關(guān)變壓器的故障嫌疑。如果手頭同型號(hào)的開關(guān)變壓器可以代換試驗(yàn)的話,則應(yīng)該輕易修復(fù)的故障機(jī)器,也許從此就會(huì)沉睡在某一角落里了。

  

可以想見,開關(guān)變壓器壞掉的機(jī)率是極低的,對(duì)于間歇振蕩所表現(xiàn)出來的“疑難故障”,所以會(huì)誤判為開關(guān)變壓器損壞,是說明我們的故障檢測(cè)方法上,還是有局限之處。

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公眾號(hào)開關(guān)電源解析主筆,開關(guān)電源工程師,從事電源行業(yè)8年,擅長高功率工業(yè)電源的設(shè)計(jì)調(diào)試,主要關(guān)注領(lǐng)域?yàn)榧呻娐罚瑪?shù)字電路,人工智能電源等等,目前專注于手機(jī)充電器和液晶顯示器的領(lǐng)域,希望分享自己的電源知識(shí),為想要從事電源行業(yè)的人才提供一個(gè)敲門磚。