干式变压器铁心和结构的选择原则和绕制方法

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文章来源:北京创联汇通电气       发布时间: 2021-02-25 05:15:00
导读:干式变压器的铁芯和结构参数取决于组装时选择的铁芯类型和绕组技术。在选择核心的时候,它的物理高度和成本通常是最重要的。这对于交流电网转换器中的开关电源非常重要,因为

干式变压器的铁芯和结构参数取决于组装时选择的铁芯类型和绕组技术。在选择核心的时候,它的物理高度和成本通常是较重要的。这对于交流电网转换器中的开关电源非常重要,因为它们通常封装在封闭的塑料盒中。当应用组件高度允许的尺寸要求较小时,可以使用低成本的BE或EI内核(如日本的TDK和TOKIN产品,或欧洲的飞利浦、西门子、汤姆逊产品)。

当设计和应用需要芯的横截面积时,可以选择BPD型芯产品。在设计多输出电源时,PER型磁芯提供了大的窗口面积,这需要更少的匝数,并且有更多的可用引出引脚用于真正的线轴。当空间不成问题时,ETD内核通常用于更高的功率。PQ芯比较贵,但是比E芯占用的PCB空间少,需要的匝数也少。对安全绝缘要求高的场合,宜选用罐芯和RM芯。环芯通常不适合反激式开关电源的干式变压器。

反激干式变压器绕组时,一次和二次之间应增加绝缘措施。例如,通信技术必须满足欧洲IEC950和美UL1950的要求。同时,这些文件还详细说明了干式变压器结构中使用的绝缘系统的泄漏和间隔距离。干式变压器的一次和二次之间通常有5 ~ 6 mm的泄漏距离(根据规范和要求)。电绝缘指标通常是对规定的电气强度的测试,施加典型的3000伏交流电高压的时间长达60 s而不击穿。如果每个绝缘层的电气强度不符合规范要求,干式变压器的一次和二次之间可以使用两个绝缘层,一个是基本绝缘层,一个是辅助绝缘层。如果两个绝缘层的组合仍然不满足电气强度要求,也可以采用三个带加强的绝缘层。

图1干式变压器骨架两种不同绕边方式示意图

图1显示了大多数反激式干式变压器在绕组两侧使用的限制技术。一般边限用胶带隔开,胶带缝的宽度要求有边限,这样才能包裹住包装,并与足够分隔层的缠绕高度相匹配。一般情况下,绕组一侧的绝缘极限是半个一次绕组到二次绕组的泄漏距离(通常为2.5 mm)。磁芯的骨架应该选择得足够大,实际上,绕组的绝缘宽度至少是总泄漏距离的两倍。注意保持干式变压器的耦合,降低漏电感。初级绕组缠绕在框架内。为了减少层间绝缘磨损引起的电压击穿,提高层间绝缘,降低分布电容,一次绕组的层间应至少用一层UL规范要求的聚酯薄膜带(3M1298)绝缘,框架之间的带应有合适的宽度。

用清漆或环氧树脂浸渍也可以提高层间的绝缘性能和电气强度,但不能降低分布电容。然后,偏置绕组可以缠绕在初级绕组上。通过两层或三层符合UL规范要求的聚酯薄膜带将辅助绝缘或增强绝缘切割成骨架的整个宽度,然后缠绕在初级绕组和偏置绕组外部。边缘部分也需要反复缠绕隔离。次级绕组缠绕在边界内。另外要加两三层胶带固定绕组。绝缘套管常用来屏蔽导线不与所有绕组交叉,以保证导线交叉的地方满足泄漏距离的要求。 #p#分页标题#e#

应使用较小壁厚为0.41毫米的尼龙或四氟乙烯套管,以使绕组满足安全绝缘要求。考虑到干式变压器的铁芯是一种隔离的无电压金属材料,也就是说,虽然铁芯是导电的,但是没有任何一部分与电路接触,所以是安全的。从初级绕组(或电线穿过的地方)到铁芯的距离以及从铁芯增加的距离

当初级绕组有多个绝缘层时,图1显示了初级Z绕组法和C绕组法。注意漏电极初级端的绕组,它埋在第二夹层下面,可以屏蔽自身,减少电磁干扰EMI(共模传导辐射电流)。z绕组法降低了干式变压器的分布电容,降低了高频交流损耗,提高了效率,但绕组困难,成本高。C-绕组法容易实现,绕组成本低,但损耗大,效率低。

图2干式变压器骨架缠绕三重绝缘导线示意图

图2为新工艺:二次采用双绝缘线或三绝缘线,以消除所需的边缘限制(绝缘线的规格可在相关数据中找到)。在双绝缘导线中,通常每个绝缘层都能满足安全电气强度要求;在三重绝缘导线中,每两个夹层之间存在绝缘效应,一般应满足电气强度要求。干式变压器骨架在绕制和焊接过程中,要特别注意防止绝缘层损坏,并认真总结实际制造工艺和技巧。

上述工艺减小了干式变压器的尺寸,减少了添加边界线的工作量,但其材料成本较高,增加了绕组成本。初级绕组缠绕在骨架边缘的整个宽度上,因此可以考虑用偏置绕组覆盖初级绕组。初级绕组或偏置绕组和次级绕组之间通常需要一层胶带,以防止绝缘线的磨损。为了固定绝缘绕组,需要一层额外的胶带。

图3干式变压器绕组工艺示意图

图3还示出了绕组偏置绕组的交替绕组位置,其直接覆盖次级绕组。

可以改进与次级绕组的耦合效果,并且减少漏感(即改进了偏置绕组反馈电路中的负载调整率)。请注意,由于偏置绕组是属于初级电路,在次级绕组与交替的偏置绕组之间,应在卷绕干式变压器边缘界线时,必须加有另外的绝缘隔层,以补充或增强绝缘性能。

 

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