测试层压变压器

一份涵盖层压变压器和精确测试方法的文件

1、层压变压器测试简介

层压变压器多用作工频、低频、低/高压升压、降压变压器。

两个线圈缠绕在一个磁芯上，从而实现磁耦合。
这两个线圈称为初级线圈和次级线圈。
铁芯材料往往由软磁材料薄片（厚度约 0.35 毫米）构成，通常由 4% 的硅钢制成，称为层压板，它们通过清漆相互绝缘。
这些薄片通过增加涡流的流动阻力来减少涡流。

在插入绕组之前，铁芯已部分组装好，插入后，剩余的层压板将交错排列，以避免所有接头都集中在一个地方，然后将接头交错排列，类似于砌砖。
层压变压器通常用于 50Hz 至 400 Hz 之间的大多数低频应用。初级往往具有高电感，这允许低频使用且铁芯损耗最小。

层压变压器具有以下特点：-

高压升压。
低压降压。
高电流输出。
隔离。

为了本文的目的，我们将集中讨论降压层压变压器。
通过设计初级和次级绕组的匝数，可以实现任何所需的升压或降压变压器。
为了减少漏电抗，电力变压器中初级和次级之间的耦合必须“紧密”，否则电抗的下降将非常大，并且会随次级电压和电流而变化。
因此，层压变压器采用同心绕组缠绕（初级和次级的一半匝数都缠绕在铁芯柱上，一个在另一个之上（以提供紧密耦合），中间有绝缘层。

2、适合层压板 TX 的测试

AT 系列测试仪能够执行以下适用的层压变压器测试：

R： R 是电感器由于绕组电阻而产生的直流电阻。电阻越低，电感器可处理的电流越大。电阻以毫欧姆到兆欧姆表示

VOC：电压开路，此测试将电压施加到初级绕组并读取次级绕组中感应的电压，结果显示为次级电压从 100mV 到 500 V，测试电压从 1 V 到 270V @ 20 Hz 到 1.5 kHz。相位也测量为极性，即正（同相）、负（反相）。

IR：绝缘电阻测试旨在检查绕组之间的屏蔽和绝缘是否不良。测量电压和电流，通过将电压除以电流，绝缘电阻测量值以 MOhms 到 GOhms 表示，测试电压为 100V 至 7 kV @ DC。

MAGI：磁化电流是磁化磁芯所需的电流与提供磁芯损耗所需的电流之和。结果显示为 1 mA 至 2 A（3A 峰值）的电流，测试电压为 1 V 至 270V @ 20 Hz 至 1.5 K Hz。

STRW：在无负载和次级开路的情况下，变压器仍会吸收电流，该电流与铁芯损耗（涡流和磁滞）成正比。法拉第定律表明，只要电压和频率按比例增加，铁芯损耗就应该保持不变。因此，如果检测到功率急剧增加，则表明绕组故障。结果以瓦特为单位显示，范围从 1 mW 到 40 瓦，测试电压从 1 V 到 270V @ 20 Hz 到 1.5 kHz。

HPAC：耐压交流测试是隔离安全测试，测试绕组之间、绕组与磁芯之间以及绕组与屏蔽之间的隔离。测量每个测试点之间的电流，以 mA 到 mA 表示，测试电压为 100V 至 5.5 kV @ 50Hz 至 1 kHz。

典型的层压板测试顺序可能是：

R 阻力。
VOC 电压开路。
MAGI 磁化电流。
STRW 应力瓦特。
IR 绝缘电阻。
HPAC 高电位交流电。安全测试。

3、R（电阻）测试

提供的测试参数范围从 10 kOhms 到 10 MOhms，10 kOhms 通常用于速度并将测试每个绕组和终端的小于 10 kW 的值。

电阻是电感器由于所用磁线的电阻而产生的直流 (DC) 电阻。电阻是不良特性，是所用导线或导电材料的副产品。电阻测量通常跨所有绕组进行，并且与变压器的设计直接相关，以承载该绕组内的特定电流量。电阻越低，电感器的载流能力越高。

图 1 （典型的层压降压变压器布局）。

图 2 显示了主节点上 R 所需的参数。
电阻限值选定为标称值 100 欧姆 +/- 5% 的百分比。
还将测试次级绕组的电阻。

图 2.

4、VOC（开路电压）测试

电压开路测试是匝数比测试的高压版本。它不会返回比率结果（例如 2:1、1:2 等），而是返回与初级线圈匝数与次级线圈匝数成比例的电压结果。
提供的测试参数范围从 1 V 到 270 V，测量范围从 100 mV 到 500 V。还提供相位，可以选择为正（同相）或负（反相）。

图3显示了样品变压器初、次级绕组VOC所需的参数。
电压和频率水平已选择为美国线路频率电源 110V @ 60Hz，电压限制选择为最低 52 V 和最高 60 V。相位已设置为 +ve。

图 3.

5、STRW（Stress Watts）测试

应力瓦特测试的主要作用是指示绕组匝间绝缘的故障。
该测试可用于非常细的线圈绕组。在无负载和次级开路的情况下，变压器仍会吸收电流，该电流与铁芯损耗（涡流和磁滞）成正比。磁滞是每个周期内改变铁芯磁状态所消耗的能量，而涡流是随时间变化的磁通量在铁芯中产生的电流。
法拉第定律表明，只要电压和频率按比例增加，磁芯损耗就应该保持不变。因此，如果测量到功率急剧增加，则表明存在绕组故障。

应力瓦特测试要求在 220 V @120 Hz 下测试 110V @ 60Hz 的线路频率变压器。磁芯损耗不应从 110V @ 60Hz 到 220 V @ 120 Hz 发生很大变化，从而允许对绕组进行双倍电压应力测试。

图 4 显示了样品变压器次级绕组上 STRW 所需的参数。电压和频率水平已选定为感应电压和频率的两倍，最大功率设置为 2 瓦，停留时间为 1 秒。

图 4.

6、MAGI（磁化电流）检测

磁化电流测试通常在使用层压铁芯的变压器上进行，层压铁芯设计为在整个 BH 曲线范围内运行。
BH 曲线显示了磁性材料的特性，包括磁化力 (H) 和产生的磁通密度 (B)。
磁化电流是建立铁芯磁通所需的电流，它产生了磁化铁芯所需的电流与提供铁芯中损耗（包括磁滞和涡流）所需的电流的组合。
磁滞是每次循环过程中改变磁芯的磁状态所消耗的能量，而涡流是由于时变磁通在磁芯中产生的电流。

图 5：磁化电流等效电路。