焊接变压器环氧全密封绝缘结构探讨

知识达人

一、概述
    变压器采用环氧树脂全密封或线圈全密封绝缘结构，在国外和国内已很普遍。由于环氧树脂通过添加剂、填料等的改性，机械、电气性能优越，其积极作用已被工们逐渐认识，因而它的应用范围不断扩大。对变压器而言，低电压、高电压、大电流低电压的种类不同，使用条件不一样，它对环氧树脂固化物的某些性能要求亦不一样。我厂生产的电焊机，其焊接变压器属大电流低电压类型。该变压器特点是工作呈频繁的通、断状态，因而整个变压器的环氧包封层将形成一个冲击和疲劳的考核。因此，对环氧包封层的韧性和热态时的强度要求显然就高些。不然环氧包封层就可能由于承受不了变压器工作状态下的电磁震动而开裂。


    二、焊接变压器环氧包封层开裂原因分析
    过去，焊接变压器环氧包封层常有开裂现象产生。通过解剖观察、配方性能分析，归纳以下两大因素：
    1、线圈整体绝缘：
    我厂过去采用初、次级间垫绝缘纸(云母或DMD)代替单独的次级绝缘，然后环氧浇注全密封。由于环氧层开裂，从环氧浇注角度分析，则有其不合理处。首先从衬垫绝缘纸来看，它衬垫时周围必须比线圈高。(图略)。
    从结构图看，变压器内绝缘对环氧浇注件而言，绝缘纸在线圈周围形成了若干层刀切面。且衬垫与衬垫层之间形成了若干直角形，这些刀切面和直角对环氧浇注体是十分有害的，它们加剧了内应力的形成，对浇注体的开裂造成了潜伏危机。因此，这种绝缘结构从环氧浇注角度看显然是不合理的。

    2、改进的总体绝缘结构
    通过对结构图绝缘结构的分析，拟定了一个适合于环氧浇注体现人绝缘的结构(图略)。根据国外如SCIAKY公司环氧浇注体绝缘结构来看，一般均不采用衬垫绝缘作初次级间绝缘，即使采用亦只是局部作补偿绝缘用。
    该绝缘结构，采用次级以环氧弹性粉末熔敷任意厚度(根据产品特点)。
    次级表面去除毛剌后以喷砂处理，表面形成粗糙的均匀平面，改善环氧粉末与次级的附着力。内绝缘无刀切面及直角形，无形中减少了内应力形成的可能性。从环氧浇注角度看这是较理想的绝缘结构之一。新结构能大大减少环氧层开裂现象的发生。


    三、环氧混合料配方分析
    对于环氧混合料的选择，在绝缘结构较合理的情况下，它就是十分重要的因素之一。然而产品的绝缘等级、线圈的外形、大小、使用特定条件等都是配方选择中不可忽略的因素，尤其产品使用条件更为重要。由于这些因素，环氧树脂配方设计性能要求侧重面不一样。电焊机变压器其使用特性：大电流、低电压(次级通水冷却结构)使用时变压器连续处于通断状态，因而产生初次级间剧烈的电磁震动；并同时发出较大的热量。
    产品使用时的这两种现象，前者以机械力作用在环氧包封层上，后者则以铜的膨胀作用在环氧包封层上。根据该种变压器的使用特点，则要求配方设计着重于：
    (1)、良好的韧性：
    合理的调节环氧混合料的韧性是关键，选择增韧剂除它的韧性好，还要具备热态时性能稳定，参予环氧反应时的活性适中，且价格便宜等。目前国内从以上四方面看较理想的增韧剂是温州红旗化工厂生产的HAS-1聚酐增韧固化剂。通过试验，批量投产及至目前我厂正常生产使用证明，该增韧固化剂性能较优。具体性能见(表1)、(表2)。

表1 以HAS-1作固化剂的环氧固化物性能

项目	数据	项目	数据
抗冲kg·cm/cm2	40.6	介电常数ε	2.99
抗弯kg·/cm2	963	热失重200℃/200小时	1.91
EnP·kv/mm	33	冷热冲击:-30℃-100℃三个循环	(环氧线圈)环氧层不开裂
马丁耐热℃	<50
Pv·Ω·Cm	6.37×1016	冷冻试验:-40℃/6小时	同上
介损tgδ	0.0056	冷冻试验:-55℃/6小时	同上

    注：该配方诸性能都较理想，马丁耐热低是产品所要求的，这个性能即在热态时环氧层呈热弹性体。适合焊接变压器的使用特点。

表2 热老化后的机构性能

项目	有填料				无填料
	常温	200℃			常温	200℃
		100小时	150小时	200小时		100小时	150小时	200小时
抗冲kg·cm/cm2	25	33.3	50	34.2	40.6	30.8	31.7	33.3
抗弯kg·/cm2	1380	800	830	890	963	960	970	960

    注：对表1的配方又做了200℃，200小时试样的热老化后的机械性能测试，从有填料一栏看，冲击强度上升36.8%；无填料仅下降18%，因此该配方是理想的(按F级绝缘考核)。

    (2)、良好的冷热冲击性能及低温冷冻性能：
    冷冻性能及冷热冲击性能的好坏直接关系到产品运输、贮存及使用寿命。由表1数据看，冷热交变及冷冻考核性能均可。经产品长期使用考核已达预期目的。


    四、结束语
    根据不同产品、形状、结构等，以增韧剂、固化剂、促进剂、填料以至环氧树脂种类进行比例适当的调整配方能得到理想的环氧固化物，以保证产品的质量。就我厂的焊拉变压器而言：变压器的大小、外形结构等参数不一样，环氧浇注料的配比皆不一样。
    由于我们的水平不高，工作尚不细致，存在许多错误，请大家指教。

yunwater2042

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