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高頻變壓器的絕緣防護
變壓器鐵芯 2015-04-03

高頻變壓器是開關電源的心臟,開關電源一方面通過它傳輸和儲存功率,實現輸入輸出電壓基礎轉換;另一方面,開關電源還通過它來進行輸入和輸出端的高壓隔離,以增強用戶使用的安全性。要通過高頻變壓器實現開關電源的高壓隔離,高頻變壓器的絕緣防護必不可少。

通常來講,高頻變壓器的絕緣防護主要分為:匝間隔離、層間隔離、(繞)組間隔離和繞組與磁芯隔離。下面分別闡述:

1)匝間隔離,即高頻變壓器單一繞組內相鄰繞線匝之間的隔離,比如,繞組A共繞制10匝,第6匝與相鄰第5和第7匝之間的隔離,即是匝間隔離。電動平車多數情況下,使用漆包線即可實現常規的匝間隔離,可通過所設計變壓器的V/匝(每匝承受的電壓)來選擇合適的漆包線。當然,實際使用過程中,漆包線的絕緣層易受高溫影響而破損,所以設計過程中,除了上述的V/匝外,還應依據繞組損耗和溫升來進一步選取。

2)層間隔離,即高頻變壓器單一繞組不同繞線層之間的隔離,比如,繞組B共繞制3層,第2層與相鄰的第1層和第3層之間的隔離,即層間隔離。依靠每層之間的漆包線自有絕緣層已可以實現一定程度的層間隔離,還可在層間包裹高溫絕緣膠帶進一步加強層間絕緣。設計過程中,同上可依據V/層和工作溫升來選擇合理的層間絕緣方式。當然,為節省變壓器的繞線窗口面積,非必要的時候不建議每層間均包裹絕緣膠帶,這樣會造成變壓器繞組臃腫,增加繞制難度。

3)(繞)組間隔離,即高頻變壓器不同繞組之間的隔離。比如變壓器共包含A、B、C三個繞組,繞組AB、AC、BC間的隔離,即組間隔離。組間隔離是高頻變壓器實現輸入輸出隔離的主要環節,要實現很好的組間隔離需要注意下面幾個方面:

相鄰接觸面之間隔離,比如,繞組A繞著完成后繼續繞制繞組B,在繞組A結束繞制的繞線層和繞組B開始繞制的繞線層之間,應進行絕緣防護。通常通過包裹多層高溫絕緣膠帶來完成,具體絕緣膠帶層數是繞組之間的絕緣等級而定。在絕緣防護等級較高的場合,可通過配套骨架上的擋墻從物理上實現繞組之間的隔離。高頻變壓器常見的絕緣等級有1.5KV2KV3KV等。

相鄰接觸面端面之間隔離,同上繞組AB接續繞制,繞組AB的兩個端面大體處在同一平面上,不利于兩個繞組之間的隔離,為此在繞制過程中,要有意識將兩個繞組的端面錯位,可將繞組B向內縮進若干mm已實現該目的。當然,還需在縮進的區域填充繞制絕緣對應寬度的絕緣膠帶,已實現后續繞組的平整。

繞組引出端隔離。無論如何繞制,相鄰繞組之間的引出端總要鄰近穿越上述兩個繞組絕緣面,這一點往往在實際繞制過程中被忽略???/span>通過將繞組引出端附加絕緣套管的方式來實現繞組引出端隔離。同時,在引出端和骨架引針焊接過程中,要注意莫將絕緣套管損壞。

    4)繞組與磁芯之間隔離,多數情況下,繞組繞制在骨架上,通過骨架已經初步實現了繞組與磁芯之間的隔離,但對于繞制比較飽滿的變壓器,磁芯的窗口利用率偏高,外層的繞線層與磁芯距離較近,不利于繞組與磁芯之間隔離。此時,建議重新調整和計算變壓器,著重優化窗口利用率。如實在難以優化,可在磁芯側柱或骨架繞線外層包裹絕緣膠帶。

    當然,除了上述絕緣處理外,變壓器整體真空浸泡絕緣漆也是增強其絕緣防護水平的重要工藝,生產和設計中,應依據實際情況選擇恰當的絕緣方式。


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