電感和變壓器類失效機理與故障分析

　　此類元件包括電感、變壓器、振蕩線圈、濾波線圈等。其故障多由于外界原因所引起的，例如，當負載短路時，由于流過線圈的電流超過額定值，變壓器溫度升高，造成線圈短路、斷路或絕緣擊穿。當通風不良、溫度過高或受潮時，亦會產生漏電或絕緣擊穿的現象。

　　對于變壓器的故障現象及原因，常見的有以下幾種：當變壓器接通電源后，若鐵心發出嗡嗡的響聲，則故障原因可能是鐵心未夾緊或變壓器負載過重；發熱高、冒煙、有焦味或保險絲燒斷，則可能是線圈短路或負載過重。

　　電感和變壓器類元件的故障檢查一般采用如下方法：

　?。?）直流電阻測量法。用萬用表的電阻擋測電感類的元件的好壞。測天線線圈、振蕩線圈時，量程應置于最小電阻擋（如R×1W擋）；測中周及輸出輸入變壓器時，量程應放在低阻擋（R×10W或R×100W擋），測得的阻值與維修資料或日常積累的經驗數據相對照，如果很接近則表示被測元件是正常的；如果阻值比經驗數據小許多，表明線圈有局部短路；如果表針指示值為零，則說明線圈短路。應該注意的是，振蕩線圈、天線線圈及中周的次級電阻很小，只有零點幾歐姆，讀數時尤其要仔細，不要誤判斷為短路。用高阻擋（R×10kW）測量初級線圈與次級線圈之間的電阻時，應該是無窮大。如果初級、次級之間有一定的電阻值，則表示初級、次級之間有漏電。

　?。?）通電檢查法。對電源變壓器可以通過通電檢查，看次級電壓是否下降，如果次級電壓則懷疑次級（或初級）有局部短路。當通電后出現變壓器迅速發燙或有燒焦味、冒煙等現象，則可判斷變壓器肯定有局部短路。

　?。?）儀器檢查法。可以使用高頻率Q表來測量電感量及其Q值，也可以用電感短路儀來判斷低頻率線圈的局部短路現象。用兆歐表則可以測量電源變壓器初、次級之間的絕緣電阻。若發現變壓器有漏電現象則可能是絕緣不良或受潮所引起的，此時可將變壓器拆下來去潮烘干。另外，調壓變壓器的各種碳刷或銅刷，在維護和所用不當的情況下極容易磨損，其碎片和積炭往往因短路部分的線圈燒毀而燒毀變壓器，因此平時要注意維護。

　　變壓器線圈常見三種失效機理

　　1、漆包線腐蝕

　　變壓器內部使用漆包線進行線圈的繞制。繞制過程中可能使漆包線表面漆包膜出現輕微損傷。而變壓器制作過程中所使用的各類材料均可能含有腐蝕離子污染，如絕緣漆、膠、膠帶、骨架、助焊劑等。當變壓器在潮濕環境下工作時，腐蝕離子易從漆包膜損傷處開始腐蝕漆包線，最終造成線圈開路，如圖2和圖3所示。

　　此外，在漆包線引出端與引腳焊接處，漆包線的漆包膜也容易因為熱或機械原因出現損傷。當變壓器工作環境中含有腐蝕性離子時（如鹽霧環境），漆包線損傷處同樣容易被腐蝕。

　　2、絕緣不良

　　當漆包線自身存在缺陷（針孔過多），或是線圈在繞制過程中損傷（變壓器內的骨架毛刺應該控制在合理的范圍，一般要求毛刺長度不大于1mm，毛刺長度過長易導致漆包線結構破壞，高可靠產品要求更高），即使變壓器內外部環境不存在使線圈腐蝕的腐蝕性物質，變壓器也容易因為漆包線匝間/層間絕緣不良而燒毀失效。在初級與次級線圈同軸繞制時，如果絕緣膠帶包裹不良，也會導致擊穿失效。

　　骨架毛刺損傷漆包線，最終導致短路燒毀的案例。

　　3、過電失效

　　由于輸入電壓過高或變壓器磁飽和點設計余量不足易導致變壓器磁飽和并最終導致線圈過熱燒毀是導致變壓器失效的又一個重要原因。當初級電壓過高，導致磁通量密度大于飽和磁感應強度時，就會出現磁飽和。磁飽和后初級電流猛增，產熱增加，最終導致線圈燒毀或保險絲熔斷。

　　含有線圈的各類元件均存在過電失效可能，如電感、繼電器等。電感線圈過流燒毀的情況。通過3D X-ray可以清晰地看到內部漆包線存在熔融形貌，引出線也發生熔斷。