当前位置 - 股票行情交易網 - 國際漫評 - 電子變壓器和電力變壓器是變壓器的2種分類麽?是同級別還是包含關系?

電子變壓器和電力變壓器是變壓器的2種分類麽?是同級別還是包含關系?

電子變壓器的內容和應用範圍

電子變壓器的內容和應用範圍,隨著電子技術的發展而發展。電子變壓器最初的內容和應用範圍,是指電子電路中的變壓器。電子技術應用範圍從通訊、家用電器發展到工業應用、計算機和網絡技術、生物工程等等領域。電子技術本身從無線電通訊電子技術,發展到工業電子技術、電力電子技術和微電子技術。電力電子技術和電機技術等互相交叉,發展成應用廣泛的電源技術,使電子變壓器的內容和應用範圍大大的向外擴展。電子變壓器的內容和應用範圍,根據現有資料,已經涵蓋除電力變壓器和電抗器以外的各種變壓器和電感器。同時還延伸到相關的原材料(磁性材料與器件、電磁線、絕緣材料與結構材料)和配件、生產設備和檢測儀表和裝置。主要包括:

(1)電源變壓器:又稱為功率變壓器。有時根據使用的電子線路,又分別稱為整流變壓器、逆變變壓器、開關電源變壓器。

(2)寬帶變壓器、射頻變壓器、視頻變壓器、音頻變壓器、中周變壓器:主要用於通訊、網絡、家用音響設備中。

(3)穩壓變壓器(包括恒壓變壓器)、穩流變壓器、參數變壓器、可調變壓器:主要用於交流電源設備中。

(4)相數變換器(單相變三相、三相變單相)、相位變換器(移相器)、頻率變換器(鐵磁式倍頻器和分頻器):阻抗匹配變壓器、主要用於特殊電源設備中。

(5)脈沖變壓器、觸發變壓器、驅動變壓器:主要用於脈沖電源設備和電源控制電路中。

(6)隔離變壓器、屏蔽變壓器:主要用於隔離絕緣和抗電磁幹擾設備中。

(7)平面變壓器、印刷線路板變壓器、片式變壓器、薄膜變壓器 :是根據外形尺寸大小來區別的,主要用於中高頻開關電源中。

(8)磁芯變壓器、空芯變壓器、壓電陶瓷變壓器:是根據工作原理來區別的。

(9)濾波電感器、EMI濾波電感器、噪聲抑制電感器、儲能電感器、換向電感器、緩沖電感器、飽和電感器、可調電感器、鎮流電感器:是根據所起的作用來區別的。

(10)平面電感器、印刷線路板電感器、片式電感器、薄膜電感器:是根據外形尺寸大小來區別的。

(11)磁芯電感器、空芯電感器:是根據工作原理來區別的。

(12)電流互感器、電壓互感器、脈沖互感器、直流互感器、零磁通互感器、弱電互感器、零序電流互感器、霍爾電流電壓檢測器:主要用於檢測電路和設備中。

電子變壓器的原材料和配件、生產設備和檢測儀表與裝置包括:

(1)磁性材料與器件:矽鋼、軟磁鐵氧體、坡莫合金(高導磁鐵鎳合金)、非晶合金、鈉米晶合金、復合磁性材料、磁性薄膜、磁帶、磁絲、磁液體、磁粉芯、平面磁芯、正交磁芯、集成磁芯、多功能磁芯、復合磁芯等。

(2)導電材料:裸銅線、裸銅帶、編織線、電磁線(漆包線、紙包線、絲包線、多股漆包絞線)等。

(3)絕緣材料:絕緣紙、絕緣布、絕緣綢、絕緣薄膜、絕緣板、絕緣漆、絕緣塗料、絕緣套管、絕緣組件等。

(4)結構材料和配件:支持材料、封裝材料、接線端子、緊固標準件等。

(5)生產設備:鐵心加工、鐵心熱處理、線圈繞制、線圈浸漆處理、器身幹燥處理、結構件加工、裝配等用的設備。

(6)檢測儀表和設備:電阻、相位、變壓比、電感、空載損耗、負載損耗等檢測儀表和裝置、耐壓(工頻、感應、脈沖)試驗、溫升試驗、噪聲檢測、抗EMI試驗、局部放電試驗、環境條件試驗等用的專門設備和裝置。

3 電子變壓器的發展過程

自從電子真空管誕生後,就出現電子電路,就開始有電子技術,也就隨即誕生了電子變壓器。電子變壓器的發展,離不開電子技術的發展,尤其是電力電子技術和電源技術的發展。主要分為以下四個時期:

3.1 初始創業時期

20世紀50年代前,電子技術仍處於初始創業時期。主要電子器件是電子真空管,半導體整流器和晶體三極管很少使用。電子技術主要用於無線電技術和雷達技術。電源技術主要采用電機技術作為參數調節手段,只有個別的電源采用電子技術,例如采用電子真空管和飽和電感器的磁放大器式交流穩壓電源。在初始創業時期,小型電子變壓器,例如中周變壓器、音頻變壓器、射頻變壓器等,主要作為無線電元器件來配套生產。大中型電子變壓器,例如電源變壓器、調壓變壓器、鐵磁穩壓器、飽和電感器(磁放大器)等,主要作為電機電器產品來生產。電子變壓器沒有形成單獨的行業。電子變壓器技術主要集中研究無線電用元器件、雷達用元器件、交流電源用元器件,特別是小型電源變壓器、飽和電感器(磁放大器)取得相當規模的發展,出現了規範化的系列產品。

3.2 基本形成時期

20世紀60年代至70年代,晶體三極管和晶閘管(可控矽)在電子設備中的使用逐步增多,並形成了高潮。電子技術和其他技術交叉滲透和結合,形成了電力電子技術、電源技術和微電子技術。電子變壓器中除了原有的品種而外,電源變壓器中的整流變壓器、逆變變壓器,脈沖變壓器中的觸發變壓器、驅動變壓器,電感器中的濾波電感器、儲能電感器、換向電感器、緩沖電感器,及各種檢測用的電流互感器得到大力發展。電子變壓器的品種基本齊全。出現了壹批單獨的電子變壓器生產單位,電子變壓器行業基本形成。電子變壓器技術主要集中研究各種大中型電源變壓器、脈沖變壓器、電感器和互感器的設計和工藝。

3.3 高頻化時期

20世紀70年代末到90年代初,電力電子技術和電源技術大量使用高頻半導體元器件MOSFET、IGBT,大力推行“20kHz革命”,把工作頻率提高到20kHz以上,用高頻化改造電力電子設備和電源設備成為發展的主流。電子變壓器出現壹大批用於高頻的新品種,如電源變壓器中的高頻開關電源變壓器、電感器中的EMI濾波電感器、噪聲抑制電感器、諧振電感器等。電子變壓器行業形成相當規模,出現壹大批生產家用電器用電子變壓器、高頻變壓器和電感器的生產單位。電子變壓器技術主要集中研究各種變壓器和電感器在高頻條件下工作中使用的原材料和工藝加工方法。

3.4 小型化時期

20世紀90年代中期開始,各種便攜式電子通訊和信息處理設備,如個人計算機和移動電話(手機)使用越來越廣泛,各種家用電器生產數量迅速增加,要求采用表面安裝技術來裝配。電子變壓器和電感器,與其他電子元器件壹樣,逐漸走向小型化,出現各種各樣的平面變壓器和平面電感器,印刷線路板變壓器和電感器,表面安裝式變壓器和電感器,薄膜變壓器和電感器。由於有的電子變壓器工作頻率達到幾十MHz,除了原有的磁芯變壓器和電感器而外,空芯變壓器和電感器也顯示出壹定的優點,在小功率的信號變換和控制電路中得到應用。采用壓電陶瓷進行變換的壓電陶瓷變壓器,在高壓小電流的地方,有其獨特之處,已開發出相應的產品。電子變壓器及其相應的原材料行業,已成為電子產品中壹個重要的行業。電子變壓器技術發展成為壹門獨立的應用技術。

4 電子變壓器的發展動向

縱觀電子變壓器的發展過程,可以看出:電子變壓器的發展,既紮根於技術的發展,又受應用需求的推動。壹方面追求電子變壓器性能的提高,另壹方面追求成本的降低。也就是和其他產品壹樣,追求適應市場需要的性能價格比。我們以此為出發點,從性能、材料、工藝等幾個方面對電子變壓器的發展動向進行評述。

4.1 性能

電子變壓器的性能指標可以歸納為三高三低:高功能,高可靠,高效率,低噪聲,低高度(小尺寸),低成本。這些性能指標並不是壹成不變的,對不同應用領域的不同的電子變壓器,而有不同的要求。

4.1.1 高功能

高功能是指對電子變壓器要求的功能指標,在規定的使用條件下,完成得盡可能高壹些。為此,要深入研究它在規定的使用條件下的工作情況,從而選取相應的原材料和加工工藝,以便使設計和生產出來的電子變壓器達到盡可能高的功能指標。例如,原來標準規定的電源變壓器的設計方法,不再適用於在高頻下工作的開關電源變壓器。這是因為在高頻下工作的開關電源變壓器的磁場分布和電流分布,與在低頻和中頻下工作不同,還應當考慮電感電容等分布參數。從20世紀90年代起,提出了各種不同形式的模型,以便對高頻開關電源變壓器的性能參數進行更準確的分析,對原有的設計方法進行改進。

4.1.2 高可靠

高可靠是指電子變壓器在規定的工作條件下,正常工作到規定的使用壽命期。其中包含著兩重含義。首先要能在規定的工作條件下正常工作,完成規定的功能。也就是對電子變壓器要進行有關的工作環境條件試驗,例如:高低溫循環試驗、防潮試驗、防腐蝕試驗、沖擊和振動試驗等。其次要能正常工作到規定的使用壽命期。也就是對電子變壓器進行壽命試驗。不論對那壹種電子變壓器,尤其是對特殊領域中使用的電子變壓器,可靠性都是重要的性能指標。為此,從20世紀80年代起,研究開發出許多試驗方法和提高可靠性的方法。

4.1.3 高效率

高效率是指電子變壓器,尤其是大中型電源變壓器在規定的工作條件下空載損耗和負載損耗小,也就是銅鐵損耗小,發熱少。提高效率的主要方法是采用新型的磁性材料和導電材料,降低鐵損和銅損。其次,加工工藝(例如鐵芯熱處理工藝等)也有重要的作用。

4.1.4 低噪聲

低噪聲是指電子變壓器在規定工作條件下產生的電磁幹擾(EMI)要小,在音頻範圍內,還包括可聞噪聲要小。電磁幹擾有可能妨礙安裝電子變壓器的電子裝置和設備正常工作,還會汙染環境。近年來,對保護環境,防止電磁幹擾特別重視,研究開發出許許多多抑制電磁幹擾的方法和措施,例如各種吸收材料和屏蔽措施。同時,有幾種電子變壓器,如隔離變壓器、屏蔽變壓器、緩沖電感器、噪聲吸收電感器、EMI濾波電感器,用於消除電子設備和裝置的電磁幹擾,對它們本身產生的電磁幹擾尤其要註意。近年來對這些電子變壓器的原理和結構,進行了大力開發研究。從2003年起,我國的家用電器和其他壹些電子裝置和設備都要達到規定的電磁兼容標準要求,對電子變壓器的噪聲指標要求將會越來越嚴格。同時,也為用於抗電磁幹擾的電子變壓器帶來巨大的市場機遇。

4.1.5 低高度

低高度是從國外直譯過來的壹個詞組,其意思是指電子變壓器的高度和整體尺寸要低要小,也就是現在對電子元器件普遍要求的“輕薄短小”。為了達到便攜式電子裝置和設備對電子變壓器重量輕、尺寸小的要求,為了達到便於大規模生產中采用表面安裝技術對電子變壓器的要求,從20世紀90年代中期起,電子變壓器的高度逐漸變低。高度從厘米級的立體式,變成毫米級的平面式、印刷線路板式、片式,再變成小於毫米級的薄膜式。高度向低的方向變化,既帶動了使用的原材料的發展,也帶動了加工工藝的發展,從而更加滿足規模生產的要求。

4.1.6 低成本

低成本是指電子變壓器在規定的工作條件下滿足適應市場需要的功能指標後盡可能追求最低的生產成本。電子變壓器作為產品,也是商品,回避不了市場對商品成本低的追求,回避不了市場對產品適當的性能價格比的追求。這裏,強調的是在保證“適當”的功能指標下追求低成本。在市場競爭中,成本低有時候甚至成為決定性的指標。新技術新工藝能否得到推廣應用,都要通過成本這壹關的考驗。例如,小型電源變壓器現在絕大多數采用EI形沖片磁芯,而不采用R形磁芯。其原因是EI形沖片磁芯能快速和規模生產。尤其是帶骨架的線圈壹次可同時繞多個(4~12個)線圈,不象R型變壓器那樣,要用專門的繞線機,壹次只能繞壹個,從而大大節約了加工工時,降低了成本。

4.2 材料

近年來,電子變壓器的主要材料:磁性材料、導電材料、絕緣材料發展很快。不單是出現許多新材料,傳統材料也取得了明顯的進步。面對這些材料,電子變壓器的制造者們仍然是追求適合市場需要的性能價格比,而不是單純追求高新材料。當然,如果采用高新材料能提高產品的性能價格比,壹定要優先采用,爭取在市場上先走壹步,占領先的優勢。即使短時間不能出現良好的經濟效益,也要使用那些從長遠來看、從規模生產後來看將帶來重要影響的高新材料。這壹點,希望從事電子變壓器研究開發生產的人們,要給以足夠的註意。

4.2.1 磁性材料與器件

電子變壓器所用的磁性材料和磁芯結構,《國際電子變壓器》已刊登過專文介紹,這裏只對其發展概況作簡要的評述。

軟磁材料方面,不但是新興材料:非晶合金、納米晶合金、磁性薄膜迅速發展,而且傳統材料:矽鋼、軟磁鐵氧體、坡莫合金近年來都有明顯的進步。各種材料都有自己的應用領域,從現在的情況來看,在中低頻條件下,矽鋼占領的市場份額最大。在中高頻條件下,軟磁鐵氧體占領的市場份額最大。坡莫合金使用在工作條件要求嚴格,磁導率要求高的地方。非晶合金、納米晶合金、磁性薄膜具有良好的發展前景,將逐步占領中高頻、高頻和低頻條件下壹定的市場份額。特別是高頻條件下的市場,很有可能是納米磁性材料(磁性薄膜、磁絲、磁性顆粒)將來稱霸的天下。

磁芯結構方面,發展最快的是復合材料磁芯。例如各種磁粉芯:鐵粉芯、坡莫合金粉芯、非晶和納米晶合金粉芯,已經在中高頻條件下擠占了軟磁鐵氧體的壹部份市場份額。多功能磁芯(集成磁芯),將是平面變壓器的主要結構。薄膜磁芯,將是薄膜變壓器的主要結構。盡管面對著片式空芯變壓器、片式壓電陶瓷變壓器的挑戰,許多專家仍然認為:由於薄膜變壓器性能好、體積小、厚度(高度)低於毫米級,可以采用大規模生產工藝生產,可保證質量和壹致性、效率高、成本低,在高頻條件下將占領大部份市場份額。

4.2.2 導電材料

電子變壓器用的導電材料近年來也有所發展,例如:

(1)除了薄銅帶、編織帶、高強度漆包線與絲包線、高強度多股漆包絞線而外,還采用多層印刷線路板銅箔加工而成,便於規模生產,保證線圈參數的壹致性。

(2)提高導線中銅的含量,可以減少電阻率,降低銅損。現在國內生產的無氧銅電磁線的電阻率ρ可達到≥0.02097。

(3)采用雙層和三層絕緣漆膜電磁線,可以不墊層間絕緣、可減少材料消耗、繞組尺寸和繞線工時。

(4)采用自粘性電磁線,通過加熱後,能使線圈自身粘接成壹個整體,有利於絕緣和散熱,並增加線圈強度。

4.2.3 絕緣材料

電子變壓器用的絕緣材料發展很快。例如:

(1)在幹式電子變壓器中,提高絕緣材料耐熱等級,可以提高電子變壓器的性能價格比。有人測算過,把絕緣耐熱等級從A級或者E級,提高到F級和H級,可以使線圈和電子變壓器縮小體積。雖然絕緣材料價格上升,但總成本降低20%左右。因此薄膜變壓器中大量采用H級絕緣漆膜。

(2)大量采用絕緣構件。由專門的工廠加工的絕緣構件,比自己小批量加工的質量好,成本低。

(3)采用常溫幹燥的浸漬絕緣漆,可以簡化絕緣處理工藝,減少工時。

4.2.4 結構材料

電子變壓器的結構材料也正在發生變化,出現了許多新的動向,例如:

(1)和家用電器相類似,以前的鋼鐵結構支持件,大部份都要更換成塑料壓制或註塑件,不但可以保證必要的強度,還可以美化外觀。

(2)引出線和接線端子,也在向多種形式變化。除以前的螺釘壓接式,焊接式而外,還增加了插接式和貼裝式。

(3)封裝材料除了樹脂以外,也采用浸漬絕緣漆和塗料進行封裝。采用磁粉芯的功率電感器,大量采用浸漬漆封裝。

4.3 工藝

電子變壓器的加工工藝,常常是技術的關鍵所在。雖然是同壹種產品,由於各生產單位加工工藝不同,性能和成本有比較大的差別。產品的性能參數和結構,可以根據樣品進行仿制。但是加工工藝,不容易重復,而有壹定的保密性。因此,各個生產單位都特別註意不斷改進加工工藝,從而不斷提高產品的性能降低成本。加工工藝發展的原則是:

(1)提高產品的性能合格率;

(2)保證產品的壹致性;

(3)縮短加工工時,提高生產效率;

(4)盡量采用工模具,減少人工參與因素等。

從以上的原則出發,就可以說明:為什麽小型電源變壓器采用EI形磁芯,而不采用R形磁芯?因為EI形磁芯沖片,可以用快速沖床加工,線圈繞線可以同時繞制多個。雖然損耗和體積不如R型小,但是比R型平均生產工時小,成本低,總的性能價格比超過R型。總之,考慮采用新的電子變壓器加工工藝時,壹定要註意落腳點是提高產品的性能價格比,否則這種新的加工工藝就是不可采用的。

5 結語

電子變壓器從個別門類的配套生產,發展成多品種,獨立的壹個廠家眾多聲勢浩大的行業,只不過幾十年的時間,現在仍處在快速發展之中。回顧電子變壓器的發展過程,和任何實用技術壹樣,壹定要在產品的應用和參與競爭中,才能發展,才能提高。任何違背市場規則的行為,例如不適當的追求完美,追求過高的性能指標,遲早會使產品遭到市場無情的懲罰,甚至被淘汰。希望同行們牢牢記住這壹點:只有追求適應市場需要的性能價格比,才是電子變壓器發展的出發點。

電力變壓器是怎樣分類的?

答:(1)按用途可分為:電力變壓器'>電力變壓器和特種變壓器。(2)按繞組形式可分為:雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器。(3)按相數可分為:單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。(4)按冷卻方式可分為:油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷和空氣自冷等。(5)按絕緣介質可分為:油浸式變壓器,幹式變壓器,充氣式變壓器等。(6)按調壓方式分為:有載調壓變壓器、無勵磁調壓變壓器。(7)按中性點絕緣水平分為:全絕緣變壓器和半絕緣變壓器。