高頻變壓器是開關(guān)電源的心臟,開關(guān)電源一方面通過它傳輸和儲(chǔ)存功率,實(shí)現(xiàn)輸入輸出電壓基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換;另一方面,開關(guān)電源還通過它來進(jìn)行輸入和輸出端的高壓隔離,以增強(qiáng)用戶使用的安全性。要通過高頻變壓器實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的高壓隔離,高頻變壓器的絕緣防護(hù)必不可少。
通常來講,高頻變壓器的絕緣防護(hù)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(nèi)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(dòng)平車多數(shù)情況下,使用漆包線即可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的匝間隔離,可通過所設(shè)計(jì)變壓器的v/匝(每匝承受的電壓)來選擇合適的漆包線。當(dāng)然,實(shí)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(shè)計(jì)過程中,除了上述的v/匝外,還應(yīng)依據(jù)繞組損耗和溫升來進(jìn)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(shí)現(xiàn)一定程度的層間隔離,還可在層間包裹高溫絕緣膠帶進(jìn)一步加強(qiáng)層間絕緣。設(shè)計(jì)過程中,同上可依據(jù)v/層和工作溫升來選擇合理的層間絕緣方式。當(dāng)然,為節(jié)省變壓器的繞線窗口面積,非必要的時(shí)候不建議每層間均包裹絕緣膠帶,這樣會(huì)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(gè)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(shí)現(xiàn)輸入輸出隔離的主要環(huán)節(jié),要實(shí)現(xiàn)很好的組間隔離需要注意下面幾個(gè)方面:
①相鄰接觸面之間隔離,比如,繞組a繞著完成后繼續(xù)繞制繞組b,在繞組a結(jié)束繞制的繞線層和繞組b開始繞制的繞線層之間,應(yīng)進(jìn)行絕緣防護(hù)。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(shù)是繞組之間的絕緣等級(jí)而定。在絕緣防護(hù)等級(jí)較高的場(chǎng)合,可通過配套骨架上的擋墻從物理上實(shí)現(xiàn)繞組之間的隔離。高頻變壓器常見的絕緣等級(jí)有1.5kv、2kv、3kv等。
②相鄰接觸面端面之間隔離,同上繞組ab接續(xù)繞制,繞組a和b的兩個(gè)端面大體處在同一平面上,不利于兩個(gè)繞組之間的隔離,為此在繞制過程中,要有意識(shí)將兩個(gè)繞組的端面錯(cuò)位,可將繞組b向內(nèi)縮進(jìn)若干mm已實(shí)現(xiàn)該目的。當(dāng)然,還需在縮進(jìn)的區(qū)域填充繞制絕緣對(duì)應(yīng)寬度的絕緣膠帶,已實(shí)現(xiàn)后續(xù)繞組的平整。
③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或穿越上述兩個(gè)繞組絕緣面,這一點(diǎn)往往在實(shí)際繞制過程中被忽略。可通過將繞組引出端附加絕緣套管的方式來實(shí)現(xiàn)繞組引出端隔離。同時(shí),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(shù)情況下,繞組繞制在骨架上,通過骨架已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了繞組與磁芯之間的隔離,但對(duì)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(shí),建議重新調(diào)整和計(jì)算變壓器,著重優(yōu)化窗口利用率。如實(shí)在難以優(yōu)化,可在磁芯側(cè)柱或骨架繞線外層包裹絕緣膠帶。
當(dāng)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(qiáng)其絕緣防護(hù)水平的重要工藝,生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中,應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況選擇恰當(dāng)?shù)慕^緣方式。