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變壓器磁心和結構的選取原則與繞制方法

時間：2022-01-13

中試控股技術博士為您解答：變壓器的磁心和結構參數，取決于在裝配中所選用的磁心型式和繞制技術。當選擇磁心時，通常其物理高度和成本是重要的。這對于交流電網轉換器中的開關電源是十分重要的，因為通常它們是封裝在密閉的塑料盒內。當應用元件的高度允許的尺寸要求較小時，可以使用低成本的BE型或者是EI型磁心(如日本的TDK和TOKIN公司產品，或者是歐洲的PHILIPS、SIEMENS和THOMSON公司產品)。

當設計應用需要較小的磁心截面積時，可以選用BPD型的磁心產品，如果要設計多重輸出電源時，PER型磁心提供了一個大的窗口面積，它需要的匝數較少，真繞線架的可用引出腳較多。當空間不是問題時，ETD型磁心通常用于較高的功率。PQ型磁心比較昂貴，但它所占據的印制板空間較少，并且比E型磁心需要的匝數少些。對于安全絕緣要求高的場合，應選用罐型磁心、RM磁心。環型磁心通常不適合反激式開關電源變壓器使用。水內冷發電機絕緣電阻測試儀輸出電流大于20mA。額定輸出電壓2500V。內含高精度微電流測量系統、數字升壓系統。

反激式變壓器在繞制時，應在初級與次級之間加入絕緣措施。例如，通信技術設各必須滿足歐洲的IEC950和美國的UL1950的電氣絕緣標準的要求。這些文件同時還詳細地說明了使用于變壓器結構的絕緣系統的漏電和間隔距離。通常在變壓器初級與次級之間需要有5～6 mm的漏電距離(符合規范和要求)。電氣絕緣指標通常是指定電氣強度的測試，施加典型值3000 V交流高壓的時間長達60 s而不被擊穿。如果每個絕緣隔層的電氣強度不滿足規范要求，那么在變壓器初級與次級之間可以采用兩個絕緣層，一層是基本的，另一層是補充的。如果兩個絕緣層組合仍不符合電氣強度要求，也可以采用帶增強的三個絕緣層
中試控股技術博士為您解答：通常，邊緣限制是用膠帶來隔層的，膠帶開縫的寬度要求留有邊限，以便包裹封裝，以足夠的隔層來配合繞組高度。在一般情況下，繞組單側絕緣限度是半個初級繞組到次級繞組的漏電距離(通常是2.5 mm)。磁心的骨架應當選擇得足夠大，實際上繞組的絕緣寬度小是兩倍的總漏電距離。注意保持變壓器的耦合并減小漏感。初級繞組是在邊框之內卷繞的。為了減少因絕緣磨損而引起的隔層電壓擊穿，改進層與層之間的絕緣，并減少分布電容，初級繞組的隔層應少用一層UL規范要求的聚酯薄膜膠帶(3M1298)絕緣隔離，在邊框之間膠帶應有適合的寬度。
用清漆或環氧樹脂浸漬也可以改善隔層之間的絕緣性能與電氣強度，但不能減少分布電容。偏置繞組可以隨后卷繞在初級繞組之上。補充的或增強的絕緣，由兩層或三層符合UL規范要求的聚酯薄膜膠帶剪成骨架的滿寬度，然后再包裹在初級繞組與偏置繞組外。邊緣部分還需要再三卷繞隔離。次級繞組被卷繞在邊界之內。另外，還要增加兩層或三層膠帶來固定繞組。絕緣套管常用于套隔導線跨越所有繞組時，以確保在導線穿越之處符合漏電距離的要求。
應采用小壁厚為0.41 mm的尼龍或四氟乙烯套管，使繞組符合安全的絕緣要求。考慮到因為變壓器磁心是被隔離的無電壓金屬材料，也就是說磁心雖然導電，但沒有任何部分接觸電路，因此它是安全的。從初級繞組(或者是導線通過之處)到磁心的距離，以及從磁心到次級繞組(或者是導線通過之處)增加的距離，必須等于或大于規范要求的漏電距離。
當初級繞組有多個絕緣隔層時，圖1給出了初級的Z形繞制法和C形繞制法。注意接漏極的初級端繞線，它被埋在第二個隔層之下，可以做自身屏蔽，減少電磁干擾EMI(共模傳導輻射電流)。Z形繞法減少了變壓器的分布電容，也就減少了高頻交變損耗，提高了效率，但繞制比較困難，成本較高。而C形繞法比較容易實現，繞制成本也比較低，但它的損耗較大，效率較低。

在雙重絕緣導線中，通常每個絕緣隔層都能符合安全的電氣強度要求;在三重絕緣導線中，每兩個隔層之間都起絕緣效果，通常應符合電氣強度要求。在變壓器骨架的繞制和焊接過程中，特別要注意防止絕緣層的損傷，細心總結實際的制作工藝與技巧。
上述工藝減小了變壓器的尺寸，并且降低了增加邊緣界線的工作量，但其材料成本較高，增加了繞組的成本。初級繞組被卷繞在骨架邊緣的全部寬度上，可以考慮把偏置繞組覆蓋在初級繞組上。在初級或偏置繞組與次級繞組之間，通常需有一層膠帶，以防止絕緣導線的磨損。為了固定絕緣繞組，還需另外增加一層膠帶。