耐压测试仪主变压器的研制

随着家用电气产品的迅猛发展，对电器安全性的要求也越来越重视。过去的家用电器耐压按2KV设计。而现在的安全标准等效采用国际IEC65标准，耐压要求是3KV以上(有效值）并且还有漏电流的要求，为了适应家用电器在安全性生产方面的要求，我厂研制了5KV耐压测试仪。
我厂生产的YN2670型耐压测试仪器，电压有2500V和5000V两档，漏电流有0.5ma、1ma、2ma、5ma、10ma、100ma等六档。时间控制分5秒、15秒、30秒、45秒、60秒手控等六档，既可自动测试，也可手控测试。当被测的产品耐压达不到要求时，仪器会发出蜂鸣警告声，同时有亮灯指示。
该仪器采用晶体管及HTL高抗干扰电路组合，体积小405×260×210，重量轻18kg，检验人员一人既可搬动，实是家用电器生产中不可缺少的安全性测试仪器。
耐压测试仪的关键元件是高压变压器，由于该仪器是检验家用电器产品本身的安全性的，故对变压器的耐压与漏电流的要求高，下面就我厂变压器的设计与制造具体介绍。
1、设计线路:
图甲中当1~2头输入220V 50Hz电压时，4~5两端产生5KV高压。当1~3头输入220V50Hz电压时，4~5两端产生2.5KV高压。
图乙中当1~2头和3~4头串联，输入220V50Hz时，5~6两端产生2.5KV高压。当1~2头与3~4头并联，输入220V50Hz时，5~6两端产生5KV高压。
无论图甲还是图乙，对变压器的结构和绝缘都应仔细设计。大家知道，绝缘在变压器中占有重要地位，绝缘材料的选用往往决定了变压器的安全可靠性程度，也就是决定了它的寿命。当绝缘处理不当时，如绕阻之间耐压不够、爬电、热击穿、电击穿等等，都会减低变压器的寿命。因此，对高压变压器，绝缘材料的采用，线包的配置，灌封形式等，都要全面合理设计。

2、铁芯型式的选择:
从体积、重量、功率、加工便利、灌注等方面考虑，我们选用CD型铁芯，采用CD25×50×80铁芯。
3、线包的配置:
考虑到该变压器在漏电流为0.5ma时，7KV电压不应击穿，我们采取初、次级线包分开绕制方法，以增加绕组间爬电距离。
若采用初次级在同一线包，再串接起来的方法，虽耦合紧，但其分布电容极大，这给漏电流0.5ma的绝缘设计带来极大困难，而且串接连线的处理也须小心，否则会前功尽弃。经过多次对比试验，我们认为初、次级采取线包分开绕制方法绝缘设计容易进行。
4、次级包的绕制:
由于初、次级包分开绕制，次级绕组电压高，起头线的翻头位置处既要考虑与铁心的爬电距离又要考虑高电压与上、下层耐压关系。因此，翻头与上、下层之间的绝缘应特别仔细考虑。我们在绕组一半处翻头，绝缘采用电缆纸与聚酯薄膜相间各五层材料。电缆纸起晕电压较高，120℃平均630伏，电晕寿命长，而且价格便宜，虽然吸湿性大，但可通过线包真空浸渍环氧漆和线包全灌注方式来弥补。聚酯薄膜吸湿力，抗拉，致密，针孔小，抗电强度高，混合绝缘有利提高引出线绝缘强度。
5、爬电设计:
为了增加引出头焊片与铁芯的爬电距离，焊片放置离铁芯越远越好。绕线采取翻头方法，并且在线包全灌注前，可人为地把焊片拨远铁芯，一般10mm以上可满足要求。
初次级引线焊片间隔40mm以上，初次级端空分别为6mm以上，再加上组间绝缘大于2mm，初次级的爬电距离远大于14mm以上。因此，通过0.5ma 7KV以上电压是足够可行的。
6、 层间电压:
以电气强度和机械强度两个因素为依据，满足要求即可。我们采用电话纸为层间绝缘，价格又便宜，性能也达到。
7、组间主绝缘:
主要考虑抗电强度，电晕和绝缘电阻等是否满足即可。组间我们采用0.08电缆纸13层，0.05聚酯薄膜12层，或把0.08电缆纸换成0.05电话纸20层，厚度与电缆纸一样，但减少了出现个别针孔点的概率。因此，击穿电压反而可以提高0.08电缆纸，工作电压在150V左右。0.05聚酯薄膜在350V左右，电缆纸和聚酯薄膜相间隔绕包，最外一层为电缆纸，使环氧灌注料和电缆纸能牢固结合。这样的组间绝缘能保证变压器在恶劣条件下试验电压也能通过0.5ma 7KV。
8、线包采用真空浸渍H30~2环氧漆，再高温环氧树脂灌注方式，灌封层厚4~5mm。采用灌封工艺，防潮性能好，绝缘性能好（绝缘电阻三组地5×mΩ，组间7×mΩ）。灌封时注意要排出气泡，因为交流工作状态下，绝缘材料的电场强度与气泡上的电场强度与它们的介电常数是成反比的。若灌封中气泡多，则加在气泡上的电场强度是绝缘材料电场强度的ε倍。(空气为1)设环氧树脂ε=3.5，即气泡上电场强度是绝缘材料的3.5倍，那么当外加电场强度达到空气的电离电位时，空气就放电。故良好的灌封工艺是变压器耐压、寿命长的可靠保证。
实践证明，我厂按以上设计和制作的变压器在耐压测试仪上使用，效果良好。