CN208796783U - 一种小型高耐压的隔离变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型高耐压的隔离变压器，使用C型铁芯CD25×50×120实现42KV耐压，包括至少两块C型铁芯、线包、底座、至少两个初级绕组、至少两个次级绕组和绝缘层，所述绝缘层包括组间绝缘层和外包绝缘层，所述两块C型铁芯首尾连接形成环形铁芯窗口，所述C型铁芯安装于所述线包的内部，所述C型铁芯与线包之间设有环氧树脂层，所述线包安装在所述底座上；本实用新型在限制铁芯CD25×50×120的尺寸范围内，剥离铁芯内侧钢带6mm将初级端空设计成49mm,能实现42KV高压隔离，绝缘层采用多级阶梯绝缘层结构，增大高压沿阶梯路径爬电，提高绝缘耐压的性能，制造时先装配铁芯，后灌注线包，在灌注线包时让环氧树脂仅超出铁芯窗口3mm，可消除飞弧。

Description

一种小型高耐压的隔离变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，特别涉及一种小型高耐压的隔离变压器。

背景技术

普通变压器的初次接绕组之间都是隔离的，自耦变压器除外，这是因为漆包线外层绝缘漆的作用，作为普通隔离变压器，除了初次级绕组之间电路隔离，绕组之间还要能承受1500V-3500V交流电压，即耐压指标，要达到这个耐压指标，仅靠漆包线的绝缘漆层是不够的，需要在绕组之间加上一定厚度的绝缘层。

作为高压隔离变压器与普通变压器不同，次级绕组本身带有高电位，绕组之间的耐压要求就更高，要达到高耐压，除要求绕组之间的绝缘层更厚外，还要求绕组之间有更大的爬电距离。这意味着线包的厚度和长度都得大幅增加，同等功率下比普通隔离变压器大得多，需要选择更大规格的铁芯才能装得下，具体的外形尺寸大小与次级绕组电位高低和耐压指标有关，一味的加大铁芯尺寸，虽能解决耐压问题，但变压器体积大，重量重，成本高，不能满足用户体积小，重量轻，成本低的要求；现在市面存在高压隔离变压器，型号为BDC-12061，初级输入：AC220V，频率50Hz,次级输出：AC20V(负载电压），功率：45W，次级绕组电位：10KV，变压器外形限制尺寸：长180×宽170×高190，如图3所示，其采用C型铁芯的尺寸为CD25×50×120，如果能保持变压器外形尺寸和铁芯尺寸不变的情况下，实现42KV高压隔离又耐压的话，那么将是非常有价值意义的事情。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小型高耐压的隔离变压器，能将变压器外形限制在长180×宽170×高190内，铁芯限制在CD25×50×120内，达到小体积变压器实现42kV高耐压隔离绝缘的作用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种小型高耐压的隔离变压器，使用C型铁芯CD25×50×120实现42KV耐压，包括至少两块C型铁芯、线包、底座、至少两个初级绕组、至少两个次级绕组和绝缘层，所述绝缘层包括组间绝缘层和外包绝缘层，所述组间绝缘层和外包绝缘层均由若干层长度不等的绝缘单元层组成，所述两块C型铁芯首尾连接形成环形铁芯窗口，所述C型铁芯安装于所述线包的内部，所述C型铁芯与线包之间设有环氧树脂层，所述线包安装在所述底座上；

所述C型铁芯的内侧均剥离6mm，使得所述环形铁芯窗口的窗高为52 mm，窗宽为132 mm；

所述两个初次绕组分别绕制在所述具有环形窗口的铁芯的一侧窗口的内外壁上，所述次级绕组的一侧设有组间绝缘层，所述组间绝缘层与所述初级绕组相连，所述次级绕组的另一侧设有外包绝缘层；

所述两个初次绕组与所述环形铁芯窗口的铁芯的内外壁之间均设有底筒，所述底筒的长度为126mm，所述初级绕组的两侧边缘与底筒两端之间的留边距离为49mm。

进一步地，所述组间绝缘层沿次级绕组至初级绕组的方向上按长度升序排列，形成多级阶梯绝缘层。

进一步地，所述组间绝缘层沿次级绕组至初级绕组的方向上按长度升序排列，形成多级阶梯绝缘层。

进一步地，所述组间绝缘层和外包绝缘层均由四层长度不等的绝缘单元层组成。

进一步地，所述环氧树脂层的宽边宽度超出所述环形铁芯窗口的窗宽3mm，所述环氧树脂层的长边长度的下端超出所述环形铁芯窗口窗高底端3mm，上端超出所述环形铁芯窗口顶端最外层的外包绝缘层。

进一步地，所述初级绕组与初级接线柱通过导线相连，所述次级绕组与所述次级高压线相连。

本实用新型的有益效果是：

1）将C型铁芯窗口内侧铁芯钢带剥离6mm，可大大增加铁芯窗口尺寸而不增大外围尺寸，因铁芯截面积减小需增加的线圈的匝数所占用的空间远小于铁芯窗口所增大的空间，为线包留出了空间，按这种方式不仅无需专门定制异形铁芯，节约成本，实现了小体积变压器达到42KV高耐压隔离的作用。

2）将初次级绕组和次级绕组之间的绝缘层按多级阶梯方式绝缘层总厚度与传统单级相同，不仅从变压器结构上加强了高压爬电路径的密封性，又有效提高了绝缘耐压性能，这种结构在某一局部都产生连续气孔的可能性非常低。

3）环氧树脂层与铁芯窗口外边缘的距离差设计为3mm，且铁芯与线包灌为一体，排除了以往安装方式缝隙中的空气，可消除因铁芯与线包各自独立而产生的强烈高压飞弧，还可使爬电路经进一步加长和密封，节约了大量的灌注材料，节省了昂贵的金属模具费用，外形也较美观。

附图说明

图1为本实用新型整体构造示意图；

图2为本实用新型整体构造的侧视图；

图3为C型铁芯CD25×50×120环形窗口结构示意图；

图4为本实用新型的环形窗口结构示意图；

图5为本实用新型的初级绕组、次级绕组和绝缘层之间结构的示意图；

图6为传统环氧树脂层灌注结构示意图；

图7为本实用新型多级阶梯绝缘层及环氧树脂层灌注结构示意图；

图8为本实用新型环氧树脂层灌注模型使用状态示意图；

图中，1- C型铁芯，2-线包，3-底座，4-初级绕组，5-次级绕组，6-间绝缘层，7-外包绝缘层，8-底筒，9-初级接线柱，10-次级高压线，11-环氧树脂层，12-灌注盒。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：

如图1-7所示，一种小型高耐压的隔离变压器，包使用C型铁芯CD25×50×120实现42KV耐压，包括至少两块C型铁芯1、线包2、底座3、至少两个初级绕组4、至少两个次级绕组5和绝缘层，所述绝缘层包括组间绝缘层6和外包绝缘层7，所述组间绝缘层 6和外包绝缘层7均由若干层长度不等的绝缘单元层组成，所述两块C型铁芯1首尾连接形成环形铁芯窗口，所述C型铁芯1安装于所述线包2的内部，所述C型铁芯1与线包2之间设有环氧树脂层11，所述线包2安装在所述底座3上。

未改造前，变压器外形的尺寸是长180×宽170×高190，如图3所示，C型铁芯的尺寸为CD25×50×120，在限制尺寸范围内实现42KV耐压隔离，是本实用新型的难点，我们选择C型铁芯单线包卧式结构，采取以下几种措施：

一是将两块C型铁芯1首尾连接成具有环形窗口的铁芯，如图3所示，使得环形铁芯的尺寸为CD25×50×120，保持这个尺寸不变，将所述具有环形窗口的铁芯的内侧钢带剥离6mm，如图4所示，此时，所述具有环形窗口的铁芯的叠厚A1为19mm，窗高D1为52 mm，窗宽C1为132 mm；未改造之前的铁芯的叠厚A为25mm，窗高D为40 mm，窗宽C为120 mm；如图6所示，所述两个初次绕组4分别绕制在所述具有环形窗口的铁芯的一侧窗口的内外壁上，所述次级绕组5的一侧设有组间绝缘层 6，所述组间绝缘层 6与所述初级绕组4相连，所述次级绕组5的另一侧设有外包绝缘层7，所述两个初次绕组4与所述具有环形窗口的铁芯的内外壁之间均设有底筒8，我们取所述底筒8的长度为126mm，如图5所示，所述初级绕组4的两侧边缘与底筒8两端的距离为初级端空L1为49mm，便能实现42kv高耐压隔离，原因是：在底筒上绕制，线圈的两侧边线包缘与底筒两端的距离称为端空，也叫留边距离，如图5，L1是初级端空，L2是次级端空，次级绕组之间电路隔离，绕组之间还高电压，由于次级绕组之间电路隔离，而次级绕组本身带有高电位，那么干式变压器按0.5KV/mm计算留边距离可以有效隔离高压爬电，按此计算42KV需要的留边距离为每边84mm，光两边的留边距离就需要2×84=168mm，还不包括线圈的排线宽度，窗口高度120mm的铁芯是远不够的，如果选择大号铁芯，则变压器长度又远超用户180mm的长度限制。

我们采用将铁芯内侧钢带剥离6mm的方法，剥离前如图3所示，剥离后如图4所示，然而变压器的线包通常都是采用环氧树脂灌封时，测试电压（y）与留边距离（x）的关系为一条直线（1998.8第1版《电子变压器手册》P145中，图名为线圈留边绝缘距离中有显示），在直线上取两点（2,2）、（9,8），得直线方程y=0.857x+0.286，测试电压y=42KV时，初级端空x=48.7mm，便能实现高耐压隔离的目的，我们取底筒8的宽度126mm，线圈排线宽度28mm,则L1=（126-28）÷2=49mm即可，剥离铁芯钢带后铁芯截面减小，需要增加线圈的匝数，但匝数增加所占用的空间远比剥离钢带后铁芯窗口增大的空间小得多，剥离铁芯内侧钢带的措施是非常有价值的，不仅为线包留出了空间，又不需要定制异形铁芯，这对成本控制也是很有利的，可大大增加铁芯窗口尺寸而不增大外围尺寸，为线包留出了空间，按这种方式不仅无需专门定制异形铁芯，节约成本，实现了小体积变压器达到42KV高耐压隔离的作用。

二是绝缘层采取多级阶梯结构，加强密封性能，具体方法是组间绝缘层和外包绝缘层均由若干层长度不等的绝缘单元层组成，改造前如图5-6所示，改造后的绝缘层如图7所示，所述组间绝缘层 6沿次级绕组5至初级绕组4的方向上按长度升序排列，形成多级阶梯绝缘层。所述外包绝缘层7沿初级绕组4至次级绕组5的方向上按长度升序排列，形成多级阶梯绝缘层。优选地，所述组间绝缘层 6和外包绝缘层7均由四层长度不等的绝缘单元层组成，不管组间绝缘层 6和外包绝缘层7优选为几层，缘层总厚度与传统单级相同，这样不仅从变压器结构上加强了高压爬电路径的密封性，又增加了爬电路径的长度，初级或次级对铁芯的爬电路径就是沿绝缘层表面的直线，有效提高了绝缘耐压性能，这种结构在某一局部四层或几层都产生连续气孔的可能性非常低，一旦产生气孔，尤其是大气孔或局部连续针孔就会大大降低绝缘性能，达不到耐压要求。

三是采取铁芯1与线包2之间设有环氧树脂层11，如图7所示，所述环氧树脂层11的宽边宽度超出所述环形铁芯窗口的窗宽3mm，所述环氧树脂层11的长边长度的下端超出所述环形铁芯窗口窗高底端3mm，上端超出所述环形铁芯窗口顶端最外层的外包绝缘层7。追究其原因，要从变压器生产工艺上入手，通常的制造工艺，先将线包用环氧树脂灌注，再装配铁芯，这种方式线包和铁芯窗口内侧必然有间隙或缝隙，如图6所示，线包的高压漏电会在线包表面产生高压静电，高压静电通过击穿缝隙中空气对铁芯放电而产生强烈飞弧，在黑暗环境下可看到非常显眼的一排蓝绿色弧光，声音也很大，要消除这种静电飞弧，只能将铁芯和线包灌为一体，排除缝隙中的空气，这时如果铁芯没有全密封，用户安装时铁芯需要接地或悬空，我们采用铁芯接地的方案，变压器与灌注盒的装配模具如图8所示，铁芯和线包灌为一体可以将整个变压器放到灌注模内进行全灌封，灌注模可以是一个简单方盒，操作简单，但这种方式，变压器外形就是一个呆板的长方体，且需要大量的环氧树脂注材料，实际上只需在灌注线包时让环氧树脂把缝隙填满的同时与铁芯可靠接触就可消除飞弧。

我们采用的方法是先装配铁芯，后灌注线包，包在进行环氧树脂灌封绝缘处理时，采用真空灌注，也不能确保爬电路径上没有气孔，如果在大气环境下不抽真空状态下，灌注就更不能确保没有气孔，在灌注线包时让环氧树脂仅超出铁芯窗口3mm，如图7所示，这样还可使爬电路经进一步加长和密封，又节约了大量的灌注材料，外形也较美观。这种方法变压器外形复杂，看似无法用简单模具灌注，但仍然可以使用之前生产工艺方盒就能完成，这种方盒用绝缘板手工就能制作且组装简单，也能反复使用，不必专门加工复杂的金属模具。

如图2所示，所述初级绕组4与初级接线柱9通过导线相连，所述次级绕组5与所述次级高压线10相连。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种小型高耐压的隔离变压器，使用C型铁芯CD25×50×120实现42KV耐压，其特征在于：包括至少两块C型铁芯（1）、线包（2）、底座（3）、至少两个初级绕组（4）、至少两个次级绕组（5）和绝缘层，所述绝缘层包括组间绝缘层（6）和外包绝缘层（7），所述组间绝缘层（6）和外包绝缘层（7）均由若干层长度不等的绝缘单元层组成，所述两块C型铁芯（1）首尾连接形成环形铁芯窗口，所述C型铁芯（1）安装于所述线包（2）的内部，所述C型铁芯（1）与线包（2）之间设有环氧树脂层（11），所述线包（2）安装在所述底座（3）上；

所述C型铁芯（1）的内侧均剥离6mm，使得所述环形铁芯窗口的窗高D1为52 mm，窗宽C1为132 mm；

所述两个初次绕组（4）分别绕制在所述具有环形窗口的铁芯的一侧窗口的内外壁上，所述次级绕组（5）的一侧设有组间绝缘层（6），所述组间绝缘层（6）与所述初级绕组（4）相连，所述次级绕组（5）的另一侧设有外包绝缘层（7）；

所述两个初次绕组（4）与所述环形铁芯窗口的铁芯的内外壁之间均设有底筒（8），所述底筒（8）的长度为126mm，所述初级绕组（4）的两侧边缘与底筒（8）两端之间的留边距离L1为49mm。

2.根据权利要求1所述的小型高耐压的隔离变压器，其特征在于：所述组间绝缘层（6）沿次级绕组（5）至初级绕组（4）的方向上按长度升序排列，形成多级阶梯绝缘层。

3.根据权利要求1所述的小型高耐压的隔离变压器，其特征在于：所述外包绝缘层（7）沿初级绕组（4）至次级绕组（5）的方向上按长度升序排列，形成多级阶梯绝缘层。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的小型高耐压的隔离变压器，其特征在于：所述组间绝缘层（6）和外包绝缘层（7）均由四层长度不等的绝缘单元层组成。

5.根据权利要求1所述的小型高耐压的隔离变压器，其特征在于：所述环氧树脂层（11）的宽边宽度超出所述环形铁芯窗口的窗宽3mm，所述环氧树脂层（11）的长边长度的下端超出所述环形铁芯窗口窗高底端3mm，上端超出所述环形铁芯窗口顶端最外层的外包绝缘层（7）。

6.根据权利要求1所述的小型高耐压的隔离变压器，其特征在于：所述初级绕组（4）与初级接线柱（9）通过导线相连，所述次级绕组（5）与所述次级高压线（10）相连。