高频变压器导线的选择 admin    18/09/08



一.漆包线的选择

    漆包线是一种带绝缘层的导电金属线,用于绕制工频变压器、高频变压器、电动机 和发电机的绕组。其作用是通过感应电流来产生磁场(或通过切割磁力线来产生感应电 流),实现电能与磁能的互相转换。漆包线的表面有一层均匀的漆膜,光滑柔软,绝缘 性能好,便于手工或自动化绕制,成本低廉。漆包线的线径均指裸导线。目前国内常用 的是QQ型高强度漆包线。

    国内外漆包线规格对照见表4-4-1。我国采用公制线规。表中的AWG为美制线 规,SWG为英制线规,其线号愈大,导线愈细。欧美国家常用“圆密耳” (circular mil)作导线横截面积单位,换算关系为1mm2=1980圆密耳。

表4-4-1  国内外漆包线规格对照表

公制裸线线径 (mm)① 近似美制线规 AWG 近似英制线规 SWG QQ—l型最大外径 (mm) 裸线横截面积 (mm2) 每厘米可绕匝数 (匝/cm)②
0.05043470.0650.00196153.8
0.06042460.0800.00283125.0
0.07041450.0900.00385111.1
0.08040440.1000.00503100.0
0.09039430.1100.0063690.9
0.10038420.1250.0078580.0
0.11037410.1350.0095074.0
0.13036390.1550.0132764.5
0.14035-0.1650.0153960.6
0.16034370.1900.0201152.6
0.180330.2100.0254547.6
0.20032350.2300.0314243.4
0.23031-0.2650.0411537.7
0.25030330.2900.0490934.3
0.29029310.3300.0660530.3
0.33028300.3700.0855327.0
0.35027290.3900.0962125.6
0.40026280.4400.125722.7
0.45025-0.4900.160220.4
0.56024240.6100.246316.3
0.60023230.6500.282715.3
0.71022220.7600.395813.1
0.75021-0.8100.441712.3
0.80020210.8600.502711.6
0.90019200.9600.636210.4
1.00018191.070.78549.3
1.25016181.331.22667.5
1.50015-1.581.76636.3
2.00012142.093.14204.7
2.500--2.594.90803.8
3.000---7.0683-
1.50015-1.581.76636.3

    ① 国外公制线径还有0.220、0.280、0.320、0.550mm等规格

    ② 仅对国产QQ-1高强度漆包线而言

二.三层绝缘线的选择

1.三层绝缘线的结构特点

    三层绝缘线(Triple lnsulated Wire)亦称三重绝缘线,它是近年来国际上新开发的 一种高性能绝缘导线。这种导线有三个绝缘层,中间是芯线。第一层是呈金黄色的聚酰 胺薄膜,国外称之为“黄金薄膜”,其厚度为几个微米,却可承受1KV的脉冲高压;第 二层为高绝缘性的喷漆涂层;第三层(最外层)是透明的玻璃纤维层。绝缘层的总厚度 仅为20~100um。三层绝缘线适用于尖端技术、国防领域,制作微型电机绕组、小型化 开关电源的高频变压器绕组。其优点是绝缘强度高(任何两层之间均可承受3000V AC 的安全电压),不需要加阻挡层以保证安全边距,也不用在级间绕绝缘胶带层;电流密 度大。用它绕制的高频变压器,比用漆包线绕制的体积可减小一半。三层绝缘线的质地 坚韧,需加温到200~300℃才能变软,进行绕制。绕制完毕,遇冷后线圈即可自动 成型。

    三层绝缘线的结构分为三种:标准型、自粘接型、绞合线型,结构如图4-4-1所 示。图(a)为标准型结构,其绝缘层材料可选软钎焊的聚酯类耐热树脂和聚酰胺类树 脂构成,具有良好的电气性能。图(b)为自粘接型结构,它是在标准型的外侧附加了 自粘着层,适合于无骨架的线圈。图(c)为绞合线型结构,其导线采用了多股胶合线, 外侧具有三个绝缘层,适用于高频领域。

图4-4-1  三层绝缘线的结构图

    表4-4-2分别列出了由日本古河电气工业公司生产的UEW、TEX—E标准型三层 绝缘线、由上海罗坤电气科技发展有限公司自主研发的国产TIW标准型三层绝缘线的 主要性能指标。

表4-4-2  UEW、TEX—E、TIW标准型三层绝缘线的主要性能指标

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层绝缘线类型 UEW TEX—E TIW
尺寸(mm)导线直径0.4000.4000.400
成品外径0.4400.6000.600
被膜层厚度0.0200.1000.100
绝缘击穿电压(共三层)(kV)11.0>19.1>19.1
耐电压(1min,共三层)(kV)->10.06.0
软钎焊所需焊接时间(420℃)(s)2.02.02.0
火花试验(3000V,个/30m)4~1500
软化温度(℃)270231231
单向磨损(N)14.3119.3119.31
住复磨损(次)60285285
耐化学性(混合二甲苯、苯乙烯)5H3H3H

    三层绝缘线特别适合于绕制小型化、高效率开关电源中的高频变压器。以采用 TEX—E的高频变压器为例,由于省去了层间绝缘带,也不必加阻挡层,因此它要比用 漆包线绕制传统变压器的体积减小1/2,而重量大约减小2/3,可大大节省材料和加工 费用。两种高频变压器的结构比较情况如图4-4-2所示。鉴于三层绝缘线的价格昂贵, 因此它特别适合于绕制小型化开关电源的高频变压器二次绕组,而一次绕组和反馈绕组 仍采用普通漆包线绕制。三层绝缘线产品必须通过国际权威机构的安全性认证,例如 UL、CSA、BSI、NEMKO、VDE等认证。所使用的安全标准主要有IEC950、UL1950、 CSAC22.2No.950—95、EN60950A3A4、HD195S6。TEX—E标准型三层绝缘线的产品规 格见表4-4-3。国产TIW标准型三层绝缘线的产品规格与之相同,仅部分参数略有 差异。

图4-4-2  两种高频变压器的结构比较

表4-4-3  TEX—E标准型三层绝缘线的产品分类

导线直径(mm) 容许公差(mm) 成品标称外径(mm) 成品最大外径(mm) 导线电阻(Ω/km) 质量(kg/km)
0.22±0.0080.4200.437498.40.465
0.24±0.0080.4400.457416.20.537
0.26±0.0100.4600.477358.40.616
0.28±0.0100.4800.497307.30.697
0.30±0.0100.5000.520262.90.786
0.35±0.0100.5500.570191.21.033
0.40±0.0100.6000.625145.31.316
0.50±0.0100.7000.72591.431.985
0.60±0.0200.8000.82565.262.793
0.70±0.0200.9000.92547.473.741
0.80±0.0201.0001.03036.084.829
0.90±0.0201.1001.13028.356.056
1.00±0.0301.2001.23023.337.422

2.三层绝缘线的使用注意事项

     (1)三层绝缘线存放条件是环境温度为-25~+30℃,相对湿度为5%~75%,保 存期为一年。禁止在高温、高湿度、日光直射、粉尘环境下存放三层绝缘线。对超过保 存期的三层绝缘线,必须重新做绝缘击穿电压、耐压、可绕性试验,方可使用。

    (2)绕线需注意下列事项:三层绝缘线是靠被膜来强化绝缘的。若被膜因受机械应 力或热应力而发生严重变形、损伤时,安全性标准就无法保证;变压器骨架上不得有毛 刺,接触导线的拐角部分要圆滑(形成倒角),出线嘴的内径应为导线外径的2~3倍; 切断的导线末端十分锐利,不要贴近导线被膜。

    (3)剥离被膜时需采用三层绝缘线剥膜机、可调式剥膜机等专用设备。其特点是一 边熔化被膜,一边进行剥离工作,因此不会损伤导线。如果使用普通的电线剥膜机来剥 除绝缘被膜,导线有可能被拉细甚至被拉断。

    (4)焊接三层绝缘线的装置有两种。一种是静止式软钎料槽,适于焊接Φ0.40mm 以下的三层绝缘线。软钎焊时在软钎料槽中水平移动并震动线圈骨架,就能在短时间内 完成焊接工作。另一种是带风冷的喷射式软钎料槽,适合大批量生产。



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