小型變壓器生產(chǎn)過程中的故障分析

江曉玲

（龍巖學(xué)院 福建 龍巖 364012）

1.小型變壓器工作原理

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電時(shí)，鐵芯中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。 小型變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示，它由骨架、線材、絕緣膠帶、鐵芯等組成。

圖1 變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組， 其中接電源的繞組叫初級(jí)繞組,其余的繞組叫次級(jí)繞組。 初級(jí)繞組各量用下標(biāo)1 表示，次級(jí)繞組各量用下標(biāo)2 表示。 初級(jí)繞組匝數(shù)為N1，次級(jí)繞組匝數(shù)為N2，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖2 變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

變壓器的工作原理就是電磁感應(yīng)，如有兩組線圈，初級(jí)加交流電產(chǎn)生磁場，次級(jí)繞組在這個(gè)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，接上負(fù)載就產(chǎn)生電流。 初級(jí)繞組與次級(jí)繞組匝數(shù)不等所以能夠改變電壓。 以單相雙繞組變壓器為例，當(dāng)一側(cè)繞組上加上電壓時(shí)，流過電流，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢[1]。

理想狀況下，原繞組加電壓u1，產(chǎn)生電流i1，建立磁通Φ，沿鐵芯閉合，分別在原副繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢e1和e2。

1．1 電壓變換

當(dāng)一次繞組兩端加上交流電壓u1時(shí)， 繞組中通過交流電流i1，在鐵心中將產(chǎn)生既與一次繞組交鏈，又與二次繞組交鏈的主磁通Φ。

說明只要改變原、副繞組的匝數(shù)比,就能按要求改變電壓。

1．2 電流變換

變壓器在工作時(shí)， 二次電流I2 的大小主要取決于負(fù)載阻抗模|Z1|的大小，而一次電流I1 的大小則取決于I2 的大小。

2．小型變壓器常見故障

2.1 外觀不良

外觀不良是通過觀察變壓器各項(xiàng)功能配件損壞情況，是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常等，主要檢查變壓器本體、電氣連接點(diǎn)等部位，檢查項(xiàng)目主要有以下幾種：

（1）常見外觀不良有：套管是否清潔、有無破損、裂紋、放電痕跡等不良情況；端子焊錫有無短路、焊接口有無裂紋，接地是否良好；端子線頭松動(dòng)、端子松動(dòng)；線材有無線傷、斷線；鐵芯絕緣是否不良；查看字樣標(biāo)志是否完好等。

解決方法：檢查出有以上任何一種外觀不良的變壓器，應(yīng)立即挑出放入不良品區(qū)，對(duì)其進(jìn)行二次修正后，確認(rèn)為合格品再流入測定工程站，防止不良流出。

（2）端子引出線斷裂。

引出線端頭斷裂一般是因線頭折彎次數(shù)過多、 或線頭遇到猛拉、或焊接處焊劑殘留過多、或引出線過細(xì)等原因造成。

解決方法：可掀開絕緣層，挑出線圈上的斷頭，焊上新的引出線，再重新包上絕緣就可以。

（3）尺寸不良。

測量繞組各部分尺寸應(yīng)與設(shè)計(jì)要求相符，若該項(xiàng)不良，則會(huì)導(dǎo)致線圈無法與鐵芯進(jìn)行裝配。

解決方法：將繞組拆除，重新進(jìn)行繞線，保證尺寸合格。

2.2 電氣特性不良

2.2.1 電感值L 不良

電感值是電感儲(chǔ)存能量能力的指標(biāo)，若該項(xiàng)不良，可以推斷出變壓器的鐵芯或線圈存在問題。

解決方法:先對(duì)變壓器進(jìn)行外觀檢查，檢查鐵芯結(jié)合處有無縫隙，端子處有無焊錫短路等， 后測量各相繞組的直流電阻并一一進(jìn)行比較，若差別較大則可判斷為線圈出現(xiàn)故障，再用直流電壓、直流電流表法測絕緣電阻判斷鐵芯是否不良，若損壞不大，則可在損壞處涂上漆。

2.2.2 漏感值Le 不良

漏感是電感能量損失的指標(biāo)，若該項(xiàng)不良，可以推斷變壓器繞組的卷姿、圈數(shù)或絕緣的圈數(shù)等出現(xiàn)問題。

解決方法：將變壓器進(jìn)行拆除，對(duì)照?qǐng)D紙觀查是否是繞組的卷姿、圈數(shù)或絕緣的圈數(shù)問題，再重新進(jìn)行繞線組裝浸漆。

2.2.3 品質(zhì)因素Q 不良

品質(zhì)因素是評(píng)價(jià)線圈效率的標(biāo)量，若該項(xiàng)不良，也可以推斷變壓器的鐵芯或線圈存在問題。

解決方法：可參照電感不良方法進(jìn)行處理。

2.2.4 耐電壓不良

耐電壓表示線圈不同繞組間能承受的高電壓，耐壓不良有一次對(duì)二次耐壓不良、一次二次對(duì)鐵芯耐壓不良和角位耐壓不良等。 耐壓不良是通過機(jī)臺(tái)測試出的，一般可用7130 進(jìn)行測試，當(dāng)測得結(jié)果不在耐電壓電氣特性范圍內(nèi)，則可判斷該變壓器出現(xiàn)不良，如圖3 所示。

圖3 7130 機(jī)臺(tái)測試圖

解決方法：先外觀確認(rèn)變壓器是否有外觀上的不良，不良排除后再對(duì)其進(jìn)行解析，在解析的過程中觀察絕緣、線材、骨架等是否有問題，依照上述發(fā)生耐壓不良情況，逐一進(jìn)行確認(rèn)，再針對(duì)不良原因進(jìn)行分析，找出生產(chǎn)過程中是哪個(gè)工藝流程造成的，及時(shí)改正，避免不良發(fā)生。

3．小型變壓器故障檢測

先將變壓器進(jìn)行目視檢查，把兩個(gè)成品進(jìn)行對(duì)照比較，順時(shí)針翻轉(zhuǎn)檢查后再觀察兩側(cè)有無外觀上的不良，將不良產(chǎn)品挑出放入不良品區(qū)。 外觀檢查好的成品再進(jìn)行通電測試，開路檢查:用測試儀器測一次側(cè)電流是否正常，二次側(cè)電壓是否正常及變壓器變比是否正常，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)以便查詢；電感值和漏感值檢查：在流水線最后一工程站，可用機(jī)臺(tái)HP4263B 將不良的電感值和漏感值檢測出；絕緣電阻檢查：針對(duì)一、二次繞組之間，繞組與鐵芯之間，繞組匝間三個(gè)地方進(jìn)行絕緣檢查。 通電測試主要是檢測變壓器的電氣特性是否有不良，在檢測過程中要認(rèn)真把關(guān)，防止不良成品流出。

4.防止小型變壓器生產(chǎn)不良措施

在生產(chǎn)過程中， 變壓器不良現(xiàn)象相當(dāng)部分是完全可以避免的，只要做好防護(hù)措施，就能將不良消除在萌芽狀態(tài)中，這樣可以大大地降低成品的不良率，提高企業(yè)的效益。 主要措施有：原材料入庫檢查，保證生產(chǎn)材料質(zhì)量合格，倉庫材料出入庫遵循先進(jìn)先出原則；生產(chǎn)車間溫濕度要符合生產(chǎn)要求，避免變壓器受潮，造成不良發(fā)生；在生產(chǎn)過程中要保證作業(yè)人員按照規(guī)范要求作業(yè)，確保變壓器電氣連接的緊固可靠；要認(rèn)真做好測試機(jī)臺(tái)日常的點(diǎn)檢工作，防止不良成品檢測不出，流入市場；嚴(yán)格按照包裝要求，避免在運(yùn)輸過程中變壓器翻倒造成不良。

5.結(jié)束語

綜上，針對(duì)小型變壓器生產(chǎn)中常見故障，特別是耐電壓不良，我們需建立一個(gè)完善、良好的運(yùn)行維護(hù)措施，通過對(duì)變壓器常見故障的分析，將有利于在變壓器正常維護(hù)過程中準(zhǔn)確地判斷故障原因，采取有效措施，以確保生產(chǎn)的變壓器是合格品，提升其運(yùn)行的質(zhì)量和效率，減少材料的浪費(fèi)，降低成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

［1］張植保.變壓器原理與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007：38-42.

［2］郝巖.小型變壓器故障分析[J].科技風(fēng)，2010(07).

［3］許展豪.變壓器的故障分析和處理[J].通訊世界，2015(13).

［4］曹姣賽.變壓器次級(jí)故障診斷[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006(09).