全密封灌注型电源变压器的设计
1引言
最近,航天集团公司某研究所在我公司订制了一种电源变压器,因其一些特殊要求,现推荐给同行参考。
2技术要求
a.初级输入电压、电流:
b.次级输出电压、电流:
c.电压调整率
d.环境温度 τ2=55℃
e.大气压力 D=101.3Kpa
f.防潮要求 全密封灌注处理
3计算程序
3.1计算变压器的功率容量
VA换算=U2I2=24×0.25=6VA
3.2选择铁心
由VA换算查表选EI48/16×16—7.39W(DW540-50)
3.3匝数计算 TV1=11.82 TV2=16.89
N1-1=230×11.82=2119匝
N1-2=400×11.82=4728匝
N2=24×16.89=405匝
3.4空载电流计算
3.5初级电流计算
a.次级反射到初级的电流
b.计算铁损电流和磁化电流
铁损电流
磁化电流
c.计算初级电流
初级电流
3.6计算导线直径
230V,II-1=49mA 400V,II-2=28mA 24V,I2=0.25A
3.7绝缘
结构为全密封灌注型
抗电强度
初级-次级,初级-地2.0KV/1分,次级-地1.0KV/1分,无异常现象。
3.8线圈结构,参数计算
a.确定骨架结构
骨架结构为自制塑压件,插针骨架(铁心EI48/16×16)
绕线宽度20mm,绕线厚度Dm=25.7mm,窗宽8mm,周长LD=74mm
b.各绕组每层匝数和层数
▲每层匝数
▲每绕组层数
c.确定内层、层间、绕组间及外包绝缘
骨架厚度 2mm
内层绝缘 电缆纸二层 2×0.08=0.16mm
初级绝缘 电缆纸四层 4×0.08=0.32mm
外包绝缘 电缆纸二层 2×0.08=0.16mm
d.确定初级绕组厚度
骨架厚度 2mm
内层绝缘 电缆纸二层 2×0.08=0.16mm
初级绝缘 电缆纸四层 4×0.08=0.32mm
e.确定次级绕组厚度
外包绝缘 电缆纸二层 2×0.08=0.16mm
f.线包绕组总厚度
初级绕组厚度+次级绕组厚度
5.92+1.72=7.64mm
窗口宽度C=9mm,线包总厚度小于窗口宽度故能插入铁心
g.各绕组平均匝数
初级绕组平均匝数
230V, Lm1-2=(74+3.14×2.32)×10-1=8.128cm
400V, Lm1-2=(81.28+3.14×1.12)×10-1=8.479cm
24V, Lm2=(84.79+3.14×1.72)×10-1=9.019cm
h.各绕组导线长度
230V, L1-1(0.10)=8.128×2719×10-2=221m
400V, L1-2(0.08)=8.479×2009×10-2=170m
24V, L2(0.22)=9.019×405×10-2=36.5m
i.各绕组铜阻
230V, r1-1(0.10)=221×2176×10-3=480Ω
400V, r1-2(0.08)=170×3401×10-3=578Ω
24V, r2(0.22)=35.6×433.8×10-3=15.8Ω
j.各绕组铜质量
230V, Gm1-1(0.10)=221×0.076×10-3=0.017kg
400V, Gm1-2(0.08)=170×0.050×10-3=0.008kg
24V, Gm2(0.22)=36.5×0.355×10-3=0.013kg
k.热态铜阻
环境温度℃,线圈平均温升℃
KT,热态铜阻rT与20℃时,铜阻r20℃的比值
l.热态铜损
3.9电压比核算
a.空载电压:
b.初级感应电压
c.次级感应电压
d.次级负载电压
3.10电压调整率
3.11计算空载损耗
3.12温升计算
a.计算初始温升比
查表得
b.计算热平衡系数R
查曲线图R=1.28
c.计算修正前温升值
℃
d.计算平均温升
由于工作环境温度 ℃ R2=1.12 D=101.3Kpa Ro=1故
℃
求修正系数Rm Rm=0.90
计算平均温升
线圈温升℃
铁心温升℃
计算得到的温升均小于线圈绝缘等级和铁心极限工作温度。
4全密封盒的灌注工艺
4.1特点
a.灌注材料的型号CR-7011高强度绝缘灌封树脂,用该材料灌注的变压器不用浸渍,省去一道工序。
b.灌注料本身有优良的绝缘性能,常规操作,常规固化,固化时不产生气泡,特别是有很好的散热性能。由于树脂成份中,有对热能较为敏感的极性分子,而且排列非常紧密故对线圈所产生的热量能迅速地进行传导,在相同规格的变压器线圈中和环氧灌注料比较,经实测,在相同的负载下相对能降低温度8-10℃,因此较好地解决了温升问题,同时比环氧化灌注料易操作,不用高温烘烤,节约电能,而且成本是环氧树脂的三分之二。
4.2配方:
CR-7011高强度绝缘封灌树脂(免浸渍型)
4.3操作过程
a.首先将整桶树脂搅拌均匀按比例称好树脂。
b.以基料树脂重量比,称好固化剂和催化剂。
c.首先倒入固化剂(白色)搅拌均匀。
e.再倒入催化剂(紫红色)再搅拌均匀后,便可灌注。
二种固化材料应分别按次序加入树脂中,再分先后搅拌均匀,如果第一种固化材料还未搅拌均匀就急于加入另一种催化剂材料,那么树脂就很难固化,甚至不固化,更应避免二种固化材料同时加入造成事故。
4.4注意事项
a.在操作过程中,容器和灌注混合材料,不能碰到水份。
b.所有调料盛器和工具机械等设备,在灌注完之后,应立刻洗涤,在水中适量加入洗衣粉,能全部洗干净,以备下次再用,灌注材料固化后,用工业酒精将密封盒擦洗干净交验出库。
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