Hjem > Nyheder > Indhold

Introduktion til test af ferrittransformere

Feb 26, 2021
Teknisk dokumentlæser
Dokument
104-128
Navn

Ferrite Transformer Test

Beskrivelse

En teknisk note, der beskriver teorien om Ferrite Transformers.


ETD59 TRANSFORMER HANGTUNG


Introduktion til test af Ferrite Transformers


Da elektroniske produkter bruger højere frekvensteknikker til at reducere størrelse og forbedre effektiviteten, anvendes ferritkerner i en stigende andel af transformerdesign.


Transformerproducenterne skal derfor opfylde behovet for mindre transformere, der er designet til at operere ved højere frekvenser, hvilket stiller yderligere krav til både fremstillings- og testmetoder.


Disse problemer gælder for en lang række almindelige applikationer, herunder strømforsyninger i switched-tilstand, belysningsballaster, inverterdrev, lyd- og telekommunikationsudstyr og mange flere.


Dagens behov for den dokumenterede ydeevne af alle komponenter i et produkt har resulteret i en efterspørgsel efter hver eneste transformer, der skal testes mere grundigt end traditionelt forventet.


På de følgende sider vil vi overveje den række test, der er passende til grundig test af ferrittransformerdesign, og vi begynder med en gennemgang af de komponenter, der findes i en fælles transformer.



FIGUR 1

Skematisk af en simpel to snoede transformer forbundet til de fire wire Kelvin noder af en AT-serien transformer tester.

Fra det skematiske i figur 1 kan det ses, at selv de mest enkle transformere indeholder en ganske kompleks kombination af resistive og reaktive komponenter.


For med sikkerhed at kunne fastslå, at en transformer er fremstillet korrekt, er det nødvendigt at udføre en række tests, der tilsammen giver sikkerhed for, at de anvendte materialer og fremstillingsprocessen resulterer i transformere, der opfylder designspecifikationen.



CTY: Kontinuitet


Sikrer, at transformeren sidder korrekt i armaturet, og at al viklingsafslutningsintegritet er god.


Måleenhed, Ohms. Spænder fra 10KOhms til 10MOhms


Ved at vælge denne test først kan operatøren advares, hvis nogen forbindelser er dårlige, før hovedtestene udføres, hvilket sparer tid og undgår forkerte transformerfejlrapporter i batchstatistik.




R: Modstand


Sikrer, at måleren af kobber, der anvendes til hver vikling, er korrekt.


Måleenhed, Ohms. Rækkevidde 10mOhms til 10MOhms


Alle vikninger testes individuelt for at sikre, at der ikke er nogen vikling med en utilstrækkelig sporvidde af kobber til at bære den nødvendige strøm.


Figur 2 Eksempel på testindtastningsskærm for modstand ved hjælp af editorprogrammet.




LS: Serie induktion


Sikrer, at det korrekte kernemateriale er blevet brugt, og at antallet af sving er korrekt.


Måleenhed, Hønsebær. Område 1nH til 1MH med signalniveau fra 1mV til 5V @ 20Hz til 3 MHz


Forskellige kernematerialer udviser forskellig permeabilitet og derfor en anden værdi af induktion for et bestemt antal sving. Med det korrekte antal sving giver induktion et mål for kernematerialernes evne til at opretholde den krævede magnetiske flux uden mætning.

Figur 3 Eksempel på testindtastningsskærm for induktion ved hjælp af editorprogrammet.




QL: Kvalitetsfaktor


Sikrer, at kernematerialet og dets samling er korrekt


Måleenhed, Q. Område 0,001 til 1000 med signalniveau fra 1 mV til 5V @ 20Hz til 3 MHz


Kvalitetsfaktoren repræsenterer en induktors effektivitet som forholdet mellem den energi, der lagres, og den er afledt af ligningen L / (RÖLC). Det kan ses, at højere Q-værdier opnås, når den induktive komponent er stor i forhold til de resistive og kapacitive komponenter.


Figur 4 Eksempel på testindtastningsskærm for Q Factor ved hjælp af editorprogrammet.






ANGL: Vinkel af impedans


Sikrer, at kernematerialet, trådmodstanden, antallet af sving og den omsluttende kapacitance kombineres for at opfylde designspecifikationerne.


Måleenhed, Grader. Område -360° til +360° med et signalniveau fra 1 mV til 5 V @ 20 Hz til 3 MHz


For transformere i applikationer, der opererer over et bredt frekvensområde, f.eks. lydtransformere, kan designeren eller produktionsafdelingen være nødt til at måle fasevinklen mellem den virkelige impedans (resistiv (R)) og imaginær impedans (induktiv eller kapacitive (jXs)). Summen af R og jX'er kaldes almindeligvis Z (total impedans). Da den anvendte frekvens øges på en induktor, øges impedansen, og impedansfasevinklen falder op til selvresonanspunktet, på dette tidspunkt er impedansfasevinklen nul (også den højeste impedansværdi).


Figur 5 Eksempel på skærmbilledet Testindtastning for Fasevinkel ved hjælp af editorprogrammet.






LL: Lækage induktion


Sikrer, at viklingerne er placeret korrekt på spolen, og at ethvert luftgab, der indgår i kernedesignet, har den rigtige størrelse.


Måleenhed, Hønsebær. Område 1nH til 1kH med signalniveau fra 1mV til 5V @ 20Hz til 3 MHz


Lækage induktion er den induktive komponent, der kan henføres til magnetisk flux, der ikke forbinder primær til sekundære viktioner. Design kan kræve en bestemt værdi af lækage induktion for korrekt drift af kredsløbet, som transformeren vil blive monteret i, eller det kan være nødvendigt at holde værdien meget lav. Måling af lækageinduktion kræver anvendelse af en kortslutning på sekundære viklinger, og dette kan ofte give problemer i et produktionsmiljø. AT-seriens testere eliminerer disse problemer med en unik måleteknik, der er beskrevet detaljeret i en separat teknisk note VPN: 104-105.


Figur 6 Eksempel på testindtastningsskærm for lækageinduktion ved hjælp af editorprogrammet.



C: Omstændelig kapacitance


Sikrer, at isoleringstykkelsen mellem viklingerne er korrekt.


Måleenhed, Farads. Område 100fF til 1mF med signalniveau fra 1mV til 5V @ 20Hz til 3 MHz


Kapacitance forekommer hos induktorer og transformere på grund af den fysiske nærhed af elektrostatisk kobling mellem ledning i en vikling. Der er også kapacitance mellem separate vikninger fra primær til sekundær eller sekundær til sekundær.

Figur 7 Eksempel på testindtastningsskærm for kapacitance ved hjælp af editorprogrammet.





TR: Omdrejningersforhold


Sikrer, at antallet af sving på hver vikling og den snoede polaritet opfylder specifikationen.


Måleenhed, Decimalforhold. 1:100k til 100k:1 med et signalniveau fra 1mV til 5V @ 20Hz til 3MHz


Drejeforholdet måles for at fastslå, at antallet af omdrejninger på primære og sekundære vikreringer er korrekt, og derfor opnås de krævede sekundære spændinger, når transformeren er i brug. Det er vigtigt at huske, at de forskellige transformertab, der er vist figur 1, vil resultere i et spændingsforhold, der ikke svarer nøjagtigt til forholdet mellem fysiske sving, der er til stede på viklingerne. AT-serien testere omfatter evnen til at beregne sving fra forholdet mellem inductance (TRL), som overvinder fejl, der kan henføres til kernetab og lækage induktion. Dette og andre overvejelser om turforhold er beskrevet i en separat teknisk note VPN: 104-113.


Figur 8 Eksempel på testindtastningsskærmen for Drejeforhold ved hjælp af redigeringsprogrammet.



SURG: Test af højspændingsbølger


Sikrer, at isoleringsmaterialet omkring kobbertråden (normalt lak) ikke er blevet beskadiget under fremstillingen, hvilket giver risiko for en mellemviklende kortslutning.


Måleenhed, mV Sekunder. Rækkevidde 1mVs til 1kVs med en impuls signal niveau fra 100V til 5kV.


Transformere med et stort antal sving ved hjælp af fin ledning er sårbare over for isoleringsskader. Skader på isoleringsmaterialet under produktionen er meget vanskelige at opdage, da der muligvis ikke er en total kortslutning, og den spænding, der påføres under svingprøvningen, vil ikke være tilstrækkelig til at bygge bro over denne delvise kort. Under drift i det færdige produkt udsættes transformeren imidlertid for meget højere spændinger, som kan forårsage en koronabue på skadepunktet, eller opvarmningseffekten ved normal brug kan forårsage en kortslutning efter kort tid.


Ved at forbinde en ladet kondensator inden for AT3600 til en transformervikling udsættes viklingen for en impulsspænding, og ved at måle området under den forfaldne svingning er det muligt at fastslå, om der er sket et sammenbrud mellem viklingssving. Nedenstående diagram illustrerer den forfaldne svingning af en transformervikling uden isoleringsskader i forhold til den samme vikling med beskadiget isolering.


Figur 9 Eksempler på bølgebølger


Ved at beregne det volt-sekund produkt under kurven, giver AT3600 en numerisk mængde til at etablere gode eller dårlige komponenter. Dette giver fordelen ved kortsluttet svingdetektering ved hjælp af en impulsspændingsteknik, samtidig med at man undgår de potentielle fejl, der er forbundet med brugerfortolkning af komplekse bølgeformer.


Figur 10 Eksempel på testindtastningsskærm for Surge Stress ved hjælp af editorprogrammet.



IR-isoleringsmodstand


Sikrer, at isoleringen mellem viklingerne opfylder de krævede specifikationer


Måleenhed, Ohms. Område 1MOhms til 100GOhms med et signalniveau fra 100V til 7kV (AT3600) eller 500V (ATi).


Ved hjælp af en DC højspændingsgenerator og DC-strømmålingssystem beregnes modstandsværdien.


Figur 11 Eksempel på testindtastningsskærm for isoleringsmodstand ved hjælp af editorprogrammet.



HPAC-sikkerhedstest af højspændings-vekselstrøm


Sikrer, at viklingerne er placeret korrekt med de rigtige materialer for at give det krævede sikkerhedsniveau.


Måleenhed, Forstærkere. Rækkevidde 10uA til 10mA med et signalniveau fra 100Vac til 5kVac.


Alle transformere, der giver isolering fra et vekselstrømssystem, skal testes for at bekræfte deres evne til at modstå sikkerhedstestspændinger uden nedbrud. For at opfylde testreglerne er det nødvendigt at dokumentere, at testspændingen opretholdes i testperioden, og at AT3600/AT5600 opnår dette ved at måle og kontrollere den påførte spænding i hele testens varighed.


Figur 12 Eksempel på testindtastningsskærm for HPAC ved hjælp af editorprogrammet.



Konklusioner


Det kan ses, at det rette udvalg af tests vil give fuldstændig sikkerhed for, at alle materialer og produktionsprocesser i en transformer er korrekte.


Dette vil igen garantere, at hver eneste transformer testet er kendt for fuldt ud at opfylde de krævede specifikation.


Sådanne grundige test her har historisk set været for dyre, for vanskelige eller for tidskrævende.


AT-seriens testere giver dog en omkostningseffektiv, brugervenlig og hurtig løsning.


Den komplette test, der er vist ovenfor, blev udført af AT-testeren med en hastighed på 1,2 sekunder med et enkelt tryk på en knap.