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每周了解几个硬件知识+反激式变压器结构设计指南知识分享

工程师
2024-06-01 19:47:53     打赏

骨架生产商的产品目录用于得到变压器设计的机械尺寸。附录A中的骨架生产商给出了各样适合标准铁氧体磁芯尺寸的骨架类型,并且从原料角度来看非常适合大批量生产。很多铁氧体磁芯生产商同时也生产适合其标准磁芯尺寸的骨架。

使用EE磁芯的典型反激式变压器:

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变压器制作所需材料

  1. 铁氧体磁芯

    • 适用于100 KHz反激式变压器的铁氧体磁芯有TDK的PC40、Philips的3C85、Siemens的N67、Thomson的B2、Tokin的2500等。

    • 形状上,E型磁芯因其低成本、易获取和漏感低而首选,但也可根据需求选择ETD、EER及EI型等其他形状和类型。

    • 磁芯类型和变压器结构类型应与功率水平相适应,具体可参照附录A中的图表。

  2. 骨架

    • 离线式反激变压器的骨架选择需依据安全规范要求的爬电距离。

    • 骨架材质应优先考虑热硬化性材料,如酚醛树脂,以承受焊接温度而不变形。

    • 聚丁烯、聚乙烯对酞酸盐(PBT、PET)和聚亚苯基硫化物(PPS)虽可用,但对高温更敏感。

    • 尼龙材料应尽量避免,如使用,需采用温度额定为130℃的玻璃状加固树脂进行加固。

  3. 漆包线

    • 主要制造商包括Belden、Phelps Dodge和Rea。

    • 绝缘涂层首选尼龙或聚氨酯,可在焊接时烧掉脱落,便于绕组引线端接。

    • 绝缘涂层应为“加强型”或“双层”,以承受手工绕线过程中的应力。

    • 避免使用普通磁漆或聚酰亚胺线绝缘,因其需机械剥离或化学剥离剂。

  4. 三层绝缘线

    • 三层绝缘线用于简化并降低有安全隔离要求的变压器尺寸。

    • 由实心线芯和三个独立绝缘层组成,具体制造商信息见附录A。

  5. 套管

    • 绝缘套管用于挡墙结构变压器中绕组引线的绝缘。

    • 需经过安规机构验证,最小厚度0.4 mm,以满足加强绝缘要求。

    • 套管需为防热材质,如特富龙套管或聚烯烃热缩套管,以确保在焊接温度下不熔化。

浸漆(非常关键的一步)

很多变压器制造商将其成品变压器浸渍在合适的清漆中。清漆填充变压器内部的空隙,可以改善变压器绕组至周围环境的热量传递,并增加变压器绝缘的电压绝缘强度。同时,浸漆还可以将磁芯和绕组予以固定,从而降低音频噪音,并且使变压器成品免受潮气的侵袭,变压器浸漆的缺点是在变压器生产过程中增加了额外道耗时的工序。附录A中列出了一些变压器清漆的制造厂商。


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挡墙绕制结构

国际安全规范对于使用漆包线的变压器有如下的要求:

初级和次级绕组之间要保证加强绝缘:

初级和没有加强绝缘的次级绕组之间要保证足够的爬电距离;

满足如上要求的典型挡墙绕制结构变压器的横截面如图2所示。

对于安全规范要求的初级和次级绕组间的爬电距离,对应115 VAC交流输入的电源一般为2.5至3 mm,230 VAC或通用输入电压范围的电源则为5至6 mm。此爬电距离由称为挡墙的实体障碍物来保证。在很多实际的变压器设计当中,使用胶带绕制在骨架的两端作为挡墙,绕组绕制在挡墙之间,如图2所示。初级和次级绕组间总的最小爬电距离等于挡墙宽度M的两倍,如图3所示。因此,最小的挡墙宽度为所要求的爬电距离的一半,对应115 VAC输入时为1.25至1.5 mm,对应230 VAC或通用输入电压范围则为2.5至3 mm。

初级和次级绕组所需的加强绝缘是利用三层电气胶带来实现的。任意两层胶带都可以承受安规要求的测试电压,对应115 VAC输入该测试电压为2000 VRMS,对

应230 VAC输入电压该测试电压为3000 VRMS。如图所示,每层胶带要覆盖从骨架的一侧边缘至另一侧边缘的整个骨架宽度。在此类应用中使用的聚酯薄膜胶带的厚度要至少为0.025mm。次级绕组被挡墙和加强绝缘有效地“封在盒子里”,与初级绕组相隔离。由于每个绕组的进出引线都穿过挡墙而连接至变压器引脚,因此要对其进行额外的绝缘处理,以保证挡墙绝缘的完整性。在挡墙绕制结构变压器的进出引线上使用壁厚至少为0.4 mm的绝缘套管可以满足以上要求。如图4所示,该绝缘要从变压器的引脚延伸至挡墙障碍的内部。

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三层绝缘线结构

三层绝缘线(见图5)具有三层独立的绝缘层,任意两层都可以承受安规要求的3000 VRMS的耐压测试电压,三层绝缘线因而可以满足VDEMIEC规范中关于加强绝缘的要求,可用于变压器的制作,而不需要象传统漆包线设计一样要考虑爬电间距。三层绝缘线变压器设计的横截面如图6所示。三层绝缘线设计当中,初级和偏置绕组仍然使用漆包线,而次级采用三层绝缘线绕制。一般来讲,这样做可以使成本最低,空间利用率最高,同时也利用了的三层绝缘线的优点。因为三层绝缘线的直径较粗,与同等尺寸的漆包线相比其价格较贵。次级绕组与初级绕组相比,通常其圈数较少,线径较粗,因此三层绝缘线成本及空间的影响比较小。在三层绝缘线的设计中,由于三层绝缘线具有的加强绝缘,变压器骨架的整个宽度都被完全利用。一般来讲,同等功率能力的变压器,采用三层绝缘线结构的变压器与采用漆包线的变压器相比,其大小为漆包线结构变压器的112至2/3。漏感的变化与变压器绕组的宽度成反比,因此,三层绝缘线绕制的变压器的漏感通常低于同等用漆包线绕制的变压器。因为其更有效地利用了变压器骨架的空间。

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绕组顺序

图所示为使用挡墙绕制和三层绝缘线绕制结构、应用于初级和次级稳压方案的最佳变压器绕组顺序。下面将讨论影响最佳绕组顺序及绝缘材料位置的因素。

三层绝缘线:

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三层绝缘线绕制的变压器横截面:


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用于次级稳压的挡墙绕制变压器

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用于初级稳压的挡墙绕制变压器:

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后面的再更新再。。。。






关键词: 每周了解几个硬件知识    

院士
2024-06-02 08:33:31     打赏
2楼

谢谢楼主的分享~!


高工
2024-06-02 11:25:04     打赏
3楼

谢谢楼主的分享


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