密封變壓器與開放式變壓器解析

陳敏

摘要：各種新興技術以及由此衍生的各類新興電子產品風起云涌，大大推動了與電子產品相關的配套產業的高速發展，與此同時，對變壓器的各種環境要求以及性能要求與日俱增。文章對密封變壓器與開放式變壓器進行了解析。

關鍵詞：密封變壓器；開放式變壓器；空載損耗；空載電壓；負載能力；抗壓強度 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM407 文章編號：1009-2374（2017）11-0108-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.055

隨著世界經濟的蓬勃發展，各種新興技術以及由此衍生的各類新興電子產品風起云涌，大大推動了與電子產品相關的配套產業的高速發展。與此同時，對變壓器的各種環境要求以及性能要求與日俱增，變壓器市場的競爭也愈發激烈，組合化、低損耗、低噪聲、節能環保及高可靠性將是未來變壓器的發展方向。在成熟的電子變壓器行業里，技術創新比較困難。但是每一個細小環節的改進，都可能帶來新的理念和新的產品。

1 產品研發

賽特勒磁電有限公司對市場進行了充分的技術分析和對國內外客戶的需求分析后發現，在空調、洗衣機、電飯煲、壓力鍋、冰箱等家電行業，常規變壓器除了滿足其功能需求外，更需要滿足防水、低溫升、低噪音、小尺寸的需求。因而這些行業通常是在選用常規變壓器增加一個大大的罩，進行整個PCB的灌注，大大增加了產品的制作成本和材料成本；還有些客戶采用外罩罩住變壓器，只進行底部灌注以減少材料成本，導致變壓器的熱量無法散出，使產品的各個元器件一直處在高溫狀態，大大縮短了產品的壽命，增加了產品在使用過程中的風險。

針對市場的需求特點，賽特勒磁電的研發團隊經過反復的研究試驗，從產品的結構細節方面進行實驗分析，研發出新型專利繞線骨架，配合防火絕緣外殼，通過專用的密封膠灌裝，可達到小尺寸、防水、防塵、低噪音、散熱好、高絕緣的目的，同時可以消除在搬運和使用過程中因振動而產生的風險，大大提升了變壓器的安全性、穩定性，延長了變壓器的使用壽命。另外，新型專利繞線骨架可采用繞線自動化生產，確保產品性能的一致性，提升生產效率；亦可將過流保護電路集成在同一骨架上，可為客戶節省空間，又提升了反應速度，降低了損耗。

變壓器新技術實現了高密度和高集成化，可以根據客戶的不同需求制成對應的封裝，滿足不同客戶不同場合的需求。

2 開放式變壓器與密度變壓器的比較

下文對開放式變壓器與密封變壓器進行全面比較。

2.1 內部結構的解剖

2.2 設計原理

開放式變壓器：使用磁感應與達到變壓，使用膠帶對初次級及周邊環境進行絕緣，通過產品表面與大氣對流進行散熱。

密封變壓器：同樣也是使用磁感應變壓，但散熱方式和絕緣不同，選用散熱絕緣膠，將變壓器進行灌封，由于散熱絕緣膠的散熱系數比較高，所以通膠散熱的速度會比大氣要快，同時散熱膠可以貯存熱能，迅速將變壓器的熱量進行轉移，灌封膠的絕緣性能是27kV/mm。

結論：（1）相同功率，要求相同溫升的情況下，密封變壓器可以把結構設計得更小一些，功率密度更大一些。如：2VA的變壓器，溫升要求為35℃，如果使用密封方式進行制作尺寸只要做到32×27×27mm，而使用開放式的變壓器，其尺寸需要做到36×30×30mm。相同體積、相同功率，密封變壓器的溫升會比開放式變壓器的溫升要低一些；（2）絕緣性能方面，密封變壓器的絕緣性能方面會比開放式變壓器好很多，從解剖圖中可以看出，開放式變壓器與鋼片之間的隔離只有膠帶，而密封變壓器與鋼片之間的隔離是灌封膠，且鋼片與線包之間的隔離是360度的全方位隔離，所以密封變壓器的安全距離是初級與次級的PIN的排距，而開放式的膠帶不能是無縫的密封變壓器的安全距離遠遠大于開放式的密封距離；（3）鋼片被全方位包圍，不會出現電源觸碰鋼片導致發生安全事故的可能。

2.3 結構方面

開放式變壓器：通過浸絕緣漆的方式，對鋼片和骨架進行固定，同時保證變壓器長期置于空氣中，不會發生腐蝕。

密封變壓器：通過灌封膠，對鋼片和骨架進行固定，同時確保變壓器在長期置于空氣中，不會發生腐蝕。

結論：（1）防潮方面：由于絕緣漆的厚度比較薄且比較脆，所以在使用過程易出現碰撞，導致脫落，而密封變壓器的膠不可能發生脫落，所以密封變壓器在防潮方面可靠性遠高于開放式變壓器；（2）防水方面：通過實驗證明，將開放式變壓器和密封變壓器放入水中再拿出，開放式的變壓器肯定是不能再使用，而密封變壓器只是將水擦干，就可以繼續使用，所以密封變壓器是防水的，而開放式的變壓器是不防水的；（3）噪音方面：顯而易見，絕緣漆的固定的可靠性與灌封膠的相比，相差甚大，所以密封變壓器的噪音遠小于開放式變壓器；（4）壽命方面：鋼片和銅的腐蝕都是因為與空氣中的氧發生了反應，而導致了鋼片的腐蝕，開放式變壓器的鋼片是完全暴露在空氣中，銅也或多或少地與空氣接觸，而密封變壓器的鋼片和銅線完全與空氣隔離，不可能會發生腐蝕。鋼片的腐蝕就會導致磁導率的下降，銅線的腐蝕會導致通流量變小而發熱，所以密封變壓器的壽命一定會優于開放式變壓器。

2.4 性能方面

密封變壓器與開放變壓器在客戶使用時，每一項電性能的要求是相同的，其主要是空載損耗、空載電壓、負載能力、抗電強度、抗浪涌電壓。區別在于：（1）空載損耗：此性能參數是由鋼片的體積和設計時所選擇的磁通量B值和銅線的線徑來決定其值的大小，它主要是由銅損和鐵損兩部分組成，所以這個與設計時所選擇的B值有關系，與開放式和密封式的結構沒有很大關系，所以這個參數在這兩類變壓器中的反應是相同的；（2）空載電壓：此參數與空載損耗的反應是相同的，不過這兩個參數是成反比關系的，如果空載損耗值小，那么空載電壓的就會相應大一些，如果空載電壓值要變小的話，那么空載損耗的值就會相應的變大。賽特勒在設計變壓器時，如果主要以空載損耗為重要參數，空載電壓的值只要不超過電路元器件的耐電壓值，那么它的高低對產品沒有很大的影響，而空載損耗決定了產品的能損等級；（3）負載能力：產品在使用過程中會有一定的發熱，其熱量會導致電壓出現跌落，由于密封變壓器的散熱性比開放式的好，所以負載的電壓跌落會比開放式的好一些，故其負載能力更強；（4）抗電強度：該參數是要是由變壓器的絕緣距離決定的以及骨架的材料、空間介質的擊穿電壓決定的，從實踐經驗及安規的指導值可以得出，2mm爬電距離最多承受1kV的抗電強度，密封變壓器按爬電距離計算，初級與次級大約可以承受10kV的抗電強度，密封變壓器的空間介質是膠，其膠的擊穿電壓為27kV/mm，設計時一般會保證0.6mm以上的空間距離，故其耐壓值為1.6kV，其骨架材料的擊穿電壓一般會達到8kV以上，所以從理論設計上計算，密封變壓器的耐電壓值可以達到8kV以上，但骨架注塑和變壓器灌封時會存在不均勻的情況，所以至少可以達到80%的效果，即可以實現5.6kV的電壓。開放式變壓器的空間介質是空氣，空氣的耐壓參考值也是1mm爬電距離最多承受1.5kV的抗電強度，但是它會隨著空氣濕度的增加而下降。如果開放式的抗電壓強度要達到密封度變壓器的效果，那么其初級與次級之間的擋墻厚度要達到6mm以上，初次級的線包與鋼片之間的距離要達到3mm以上才可以，所以密封變壓器的抗電強度的性能遠遠超過開放式變壓器；（5）抗浪涌電壓：其性能主要是評估變壓器使用過程中，產生雷擊時變壓器的損壞的可能性。通過實驗驗證，由于浪涌的性能主要阻抗，所以使用相同的線徑和匝數確保阻抗相同，使用EI30x12的結構的變壓器，變壓器初級0.05mm的線5600Ts，次線0.18的線540Ts，其中不灌封和灌封的產品各5PCS，灌封的浪涌電壓：7.5kV 8kV 6.5kV 7kV 7kV，而開放式的變壓器的值：2.5kV 3kV 3kV 3.5kV 3kV，從以上數據可以看出灌封的至少可以達到6.5kV，而開放式的最高只能達到3.5kV，所以密封變壓器的抗浪涌性能是開放式的

兩位。

3 結語

綜上所述，開放式變壓器的各方面性能密封變壓器都可以實現，而密封變壓器的性能是開放式變壓器不可替代的，在短時間的使用可能產品沒有很大的區別，但在長期使用的情況下，密封變壓器的可靠性遠遠超過開放式變壓器。

（責任編輯：蔣建華）