家コミュニケーション巻線と絶縁の製造に使用される材料 - 電源変圧器の巻線と絶縁の製造。変圧器用巻線 LLC 送電ネットワーク設計時に考慮される「舗装」の問題

コミュニケーション

巻線と絶縁の製造に使用される材料 - 電源変圧器の巻線と絶縁の製造。変圧器用巻線 LLC 送電ネットワーク設計時に考慮される「舗装」の問題

A.P.カシュカロフ、サンクトペテルブルク

トランスとチョークの製造には、特別な巻線が使用されます。この記事では、国内外で生産されるそのようなワイヤーの主な種類について説明します。

国内巻線

最も普及しているのは、温度指数 (TI) が 105 ～ 200 の範囲の高強度合成ワニスをベースにしたエナメル絶縁体の巻線です。 TI は、ワイヤの温度を指します。有用なリソース 20,000時間以上

オイルワニス (PEL) ベースの絶縁を施した銅エナメル線は、コア直径 0.002 ～ 2.5 mm で製造されます。このようなワイヤは高い電気絶縁特性を備えており、高温や湿度の上昇による外部の影響を実質的に受けません。

PEL タイプのワイヤは、合成ワニスをベースにした絶縁材を備えたワイヤと比較して、溶剤の外部影響に大きく依存するという特徴があります。 PEL巻線は外観でも他と区別できます。エナメルコーティングは黒に近い色です。

PEV-1 および PEV-2 タイプの銅線 (コア直径 0.02 ～ 2.5 mm で製造) はポリ酢酸ビニル絶縁を備えており、黄金色。 PEM-1 および PEM-2 タイプの銅線 (PEV と同じ直径) および長方形銅導体 PEMP (断面積 1.4 ～ 20 mm2) には、ポリビニルホルマールワニス上にワニス被覆絶縁体が施されています。 PEV および PEM ワイヤの対応する名称のインデックス「2」は、2 層絶縁 (厚さの増加) を特徴づけます。

PEVT-1 および PEVT-2 は、温度指数 120 (直径 0.05 ～ 1.6 mm) のエナメル線で、ポリウレタンワニスをベースとした絶縁材を備えています。このようなワイヤーは取り付けに便利です。はんだ付けの際、ワニスを塗った絶縁体を剥がしたり、フラックスを使用したりする必要はありません。通常の POS-61 はんだ (または類似品) とロジンで十分です。

ポリエステルアミドベース PET-155 に絶縁体を施したエナメル線の TI は 155 です。これらは、円形断面 (直径) の導体だけでなく、導体直径 1.6 ～ 1.2 の長方形 (PETP) タイプの導体でも製造されています。 mm2。パラメータの点では、PET ワイヤは上で説明した PEVT タイプのワイヤに似ていますが、熱と熱衝撃に対する耐性がより高くなります。したがって、PEVT および PET、PETP タイプの巻線は、特に、変圧器などの強力な変圧器によく使用されます。溶接作業.

国産高周波巻線

高周波では、単層シルク絶縁または LESHD - fv 二重シルク絶縁の LESHO タイプの多心エナメル巻線 (リッツ線) が使用されます。このようなワイヤは、直径 0.05 ～ 0.1 mm のエナメル銅線の束で構成され、インダクタ (およびチョーク) に使用されます。 LESHO、LESHD、PELO、LELD、DEP、LEPKO タイプの高周波ワイヤでは、表面効果 (近接効果) による損失を低減するために、コアは個々のエナメル線から撚られています。国内で広く使用されている高周波巻線の線径を表1に示します。奇数の場合、ワイヤの直径は、隣接する 2 つの (偶数) 数字の直径の合計の半分にほぼ等しくなります。

人気の外国巻線の指定

米国と英国では、巻線の直径の指定はワイヤサイズという言葉で書かれています。

たとえば、米国では次のようなシステムが使用されています。

アメリカンワイヤーゲージ(AWG)。また、米国では B&S システムが使用されることもあり、英国では Standard Wire Gauge (SWG) が使用されることもあります。表 2 および表 3 に、AWG および SWG 規格に従った、広く使用されているタイプの巻線の直径を示します。
導体にかかる許容荷重

火災や接触不良の心配なく電線に流せる最大許容電流は表4に従って決まります。ゴムまたはプラスチック (およびそれらの組み合わせまたは派生品) のワイヤ絶縁体の最大加熱温度は +50 度を超えてはなりません。安全な暴露期間は、この温度パラメータによって決まります。
導体あたりの最大許容電流 (表 4 の I max A)
雑誌「エレクトリック」

すべてのアマチュア無線家にとってのほぼ主要な質問 どうやって変圧器を巻くことができますか？変圧器を計算するための最も簡単な方法はすでに知っています (忘れた人はここを参照してください) が、ここで最も重要なことがあります。 ワイヤーはどこで入手できますか？はい、まさにそのとおりです 変圧器を巻くのに必要なワイヤーは何ですか?

たとえば、ブランドワイヤーはどこに行ったのでしょうか? パルショ, パルボなど、ソビエト時代にセットとリールで販売されていましたか？上記のワイヤの最初のワイヤが必要です 巻き取り用低周波領域用のループコイル、チョーク、フェライトリング上のトランスなど。2番目が必要です。 巻線用強力な電源トランス。
結局のところ、このようなワイヤの従来のワイヤに対する利点は、ワニスコーティング） - 大きい。
まず、ワイヤー編組による巻きピッチです。強力なネットワーク変圧器では、ネットワーク周波数で加熱および振動すると、隣接する導体間の巻線の電圧差が 1 V 以上になり、振動する巻線同士の摩擦により薄いワニス絶縁体が徐々に消去され、崩れてしまいます。その結果、 ターンツーターン短絡.

説明のためにあげておきます 単純な計算。コア断面積 S=10 cm2 の変圧器鉄を考えてみましょう。単純な推定値 Pr=S2 を使用して、将来の変圧器の総電力は約 100 W であると判断します。 1Vあたりの巻き数：
w1 =50/S=50/10=5(ビタミン/V)、
したがって、ターン間電圧は次のようになります。
U1=1/5=0.2(V)
変圧器鉄の断面積 S = 50 cm2 の場合、この場合の変圧器の全体電力は Pg = 2500 W、w1 = 50/50 = 1 (vit./V) となります。これは、巻線の巻線間電圧。総電力がさらに増加すると、ターン間電圧が増加し、絶縁破壊の危険性が増加し、変圧器の信頼性は当然低下します。
この状況から抜け出すにはどうすればよいでしょうか？ワイヤーはただ巻いているだけではないことを覚えておく必要があります。変圧器を巻くために使用できるもの取り付けワイヤー必要な電流に対応する断面を備えたフッ素樹脂絶縁体 (MGTF) で作られています。このようなワイヤでは、直径ではなく断面（コアに沿った）を示すのが通例であるため、次の変換式を使用する必要があります。
d=2 (Sp/3.14)^0.5
ここで、Sp - ワイヤ断面積、mm2。 d - ワイヤー直径、mm。たとえば、MGTF-0.35 ワイヤの d-0.66 mm です。ワイヤの直径は、必要な電流 I (A) に応じて次の式で決まります。
d = 0.8 I0.5。
この場合、巻線に流れる電流は次のようになります。
I=(d/0.8)^2 =0.68 (A)
MGTF ワイヤの優れた絶縁品質により、問題なく巻き付けることができます。層間スペーサーとして使用でき、その耐熱性により、高温で動作する変圧器に巻き付けることができます (フッ素樹脂絶縁体は溶けたり焦げたりしません)。

場合によっては、平衡回路では、厳密に同一の巻線でトランスを巻く必要があります。
これは、コンピュータ接続ケーブルなどに使用されるフラットケーブルを巻線として使用することで実現できます。必要な数の導体をケーブルから分離した後、巻線を巻き、互いに絶縁された複数の同一の導体として使用されます。フラットケーブルの絶縁体は非常に耐熱性があります。

大電流を得るために、電源トランスの二次巻線にはかなり太いワイヤとバスバーが巻かれています。この作業は、弾性銅バス（ワイヤ）を曲げて順番に敷設しようとする必要があるため、材料（金銭）だけでなく物理的なコストも必要であると言わなければなりません。

コイル線の代替品として、通常は音響コードを使用することをお勧めします。アンプを～に接続します音響システム。音響コードはコア断面積が大きく、... 2 倍であるため、中間点を持つ全波整流器の半巻線が同一になることが保証されます。これらの半巻線の正体にはほとんど注意が払われず、これにより、現代の高品質機器が非常に敏感になる背景の増加が伴います。

巻線の同一性は別の方法で保証できます。たとえば、巻線を巻くなどです。 マイクコード(ステレオコードの場合は 3 巻きになります)。このようにして、静電シールドを備えた巻線を巻くことができます。これを行うには、マイクコードのシールド編組が (片側で) 共通のワイヤに接続されます。

同軸ケーブルは、内部コアと編組の断面積が大きく異なるため、対称巻線にはあまり適していませんが、スクリーンと内部コアを相互接続する場合は巻線として使用できます。ケーブルの内部コアは測定目的にも使用できます。

いずれの場合も、電線絶縁体の耐熱性を忘れてはなりません。ワニスに比べてワイヤ絶縁体の厚さが増加すると、一方ではトランスコアの窓に配置できる巻線のターン数が減少し、他方では層間絶縁（巻線間まで）が使用されます。）が不要なため、変圧器の製造が迅速化され、耐熱性のワイヤ絶縁により変圧器の信頼性が向上します。

V.ベセディン、チュメニ。

自分の手で変圧器を巻くこと自体は簡単な手順ですが、かなりの時間がかかります準備作業。さまざまな無線機器や電動工具の製造に携わる一部の人々は、特定のニーズに合わせて変圧器を必要としています。特定の変圧器を購入できるわけではないので、特定のケース、その後、多くの人が自分で巻きます。初めて自分の手で変圧器を作る人は、正しい計算、すべての部品の選択、巻線技術に関連する問題を解決できないことがよくあります。昇圧トランスと降圧トランスの組み立てと巻線は同じではないことを理解することが重要です。

トロイダルデバイスの巻線も大きく異なります。電源機器のニーズに合わせて変圧装置を作成する必要があるほとんどのアマチュア無線家や職人は、変圧装置の作り方に関する適切な知識やスキルを常に持っているわけではないため、この資料は特にこのカテゴリーの人々を対象としています。

巻き取りの準備

最初のステップは、変圧器を正しく計算することです。変圧器の負荷を計算する必要があります。これは、変圧器から電力を供給されるすべての接続デバイス (モーター、送信機など) を合計することによって計算されます。たとえば、ラジオ局には 15、10、15 ワットの電力を持つ 3 つのチャネルがあります。合計電力は 15+10+15 = 40 ワットになります。次に、回路の効率の補正が行われます。したがって、ほとんどの送信機の効率は約 70% であるため (特定の回路の説明でより正確に説明します)、そのようなオブジェクトには 40 W ではなく、40/0.7 = 57.15 W で電力を供給する必要があります。変圧器にも独自の効率があることに注意してください。通常、変圧器の効率は95〜97%ですが、自家製製品の場合は補正を加え、85〜90%の効率（独自に選択）を受け入れる必要があります。したがって、必要な電力は増加します: 57.15/0.9 = 63.5 W。通常、この電力の変圧器の重量は約 1.2 ～ 1.5 kg です。

次に、入力電圧と出力電圧を決定します。たとえば、入力電圧 220 V、出力電圧 12 V、標準周波数 (50 Hz) の降圧トランスを考えてみましょう。ターン数を決めます。したがって、1 つの巻線ではその数は 220 * 0.73 = 161 ターン (整数に切り上げ)、下部では 12 * 0.73 = 9 ターンになります。

巻き数を決定したら、ワイヤーの直径を決定し始めます。これを行うには、流れる電流と電流密度を知る必要があります。最大 1 kW の設置の場合、電流密度は 1.5 ～ 3 A/mm 2 の範囲で選択され、電流自体は電力に基づいておおよそ計算されます。それで、最大電流選択した例の場合、電流は約 0.5 ～ 1.5 A になります。変圧器は自然空冷による最大 100 W の負荷で動作するため、電流密度は約 2 A/mm 2 であると考えられます。これらのデータに基づいて、ワイヤ断面積 1/2 = 0.5 mm 2 を決定します。原則として、導体を選択するには断面積で十分ですが、場合によっては直径も必要になります。断面積は式 pd 2 /2 を使用して求められるため、直径は 2 * 0.5/3.14 = 0.56 mm の平方根に等しくなります。

同様に、2 番目の巻線 (または、さらに多くの巻線がある場合は、他のすべての巻線) の断面と直径を見つけます。

巻線材

変圧器を巻くには、使用する材料を慎重に選択する必要があります。それで、重要ほぼすべての詳細が記載されています。必要になるだろう：

トランスフォーマーフレーム。コアを巻線から隔離する必要があり、またコアは巻線コイルを保持します。その製造は耐久性のある誘電体材料から行われますが、コアの間隔（「窓」）のスペースを占有しないように非常に薄くする必要があります。多くの場合、これらの目的には特殊なボール紙、テキソライト、繊維などが使用されます。厚さは少なくとも 0.5 μm、最大 2 mm でなければなりません。フレームは接着する必要があります。このためには、大工仕事用の通常の接着剤（ニトロ接着剤）が使用されます。フレームの形状と寸法は、コアの形状と寸法によって決まります。この場合、フレームの高さはプレートの高さ（巻き取り高さ）より若干高くする必要があります。その寸法を決定するには、プレートの予備測定を行い、巻線のおおよその高さを推定する必要があります。
芯。磁気回路をコアとして使用しています。分解された変圧器のプレートは特殊な合金で作られており、すでに一定の巻数に合わせて設計されているため、これには最適です。磁気回路の最も一般的な形状は、文字「W」に似ています。さらに、利用可能なさまざまなブランクから切断することができます。寸法を決定するには、まず巻線のワイヤを巻く必要があります。コアプレートの長さと幅は、最大巻数の巻線に合わせて決定されます。これを行うには、巻きの長さ+ 2〜5 cm、巻きの幅+ 1〜3 cmを取得します。このようにして、コアのおおよその寸法が決定されます。
ワイヤー。ここでは端子の巻線とワイヤについて考えます。変圧器のコイルの巻線にはエナメル絶縁を施した銅線 (PEL/PE タイプ) が最適です。これらの電線は、アマチュア無線用の変圧器だけでなく、電源変圧器 (溶接など) の巻線にも十分です。。彼らは持っている幅広い選択が可能これにより、必要な断面のワイヤを購入できます。コイルから出ているワイヤーは断面積が大きく、PVC またはゴムで絶縁されている必要があります。断面積0.5mm 2 の「PV」シリーズのワイヤがよく使用されます。出力には絶縁ワイヤを使用することをお勧めします。異なる色(接続時に混乱がないようにするため)。
絶縁パッド。それらは巻線の絶縁性を高めるために必要です。通常、厚い紙と薄い紙がスペーサーとして使用され（トレーシングペーパーが適しています）、列の間に配置されます。この場合、紙は破れや穴がなく、無傷でなければなりません。この紙は、巻線の準備が完了した後に巻き付けるためにも使用されます。

プロセスをスピードアップする方法

多くのアマチュア無線家は、巻線を巻くための特別な原始的な装置を持っていることがよくあります。例: 巻線を巻くための原始的な機械は、回転する縦軸を備えたバーが取り付けられたテーブル (多くの場合スタンド) です。軸の長さは、変圧装置のコイルのフレームの長さ（測定値）よりも1.5〜2倍大きく選択されます。最大長さ)、バーの出口の 1 つで、軸に回転用のハンドルが必要です。

リールフレームは軸上に配置され、制限ピンで両側がロックされます（フレームが軸に沿って移動するのを防ぎます）。

次にコイルの一端に巻線を取り付け、軸ハンドルを回転させて巻線を行います。このような原始的な設計により、巻線の巻き上げ速度が大幅に向上し、より正確になります。

巻き取り工程

変圧器を巻くには、巻線を巻く必要があります。これを行うには、巻線に使用する予定のワイヤを任意のコイルにしっかりと巻き付けます（プロセスを簡素化するため）。次に、コイル自体を上記のデバイスに取り付けるか、「手動で」巻きます（これは困難で不便です）。この後、巻線の端を巻線コイルに固定し、リード線を半田付けします（これは作業の開始時または終了時に行うことができます）。次にコイルが回転し始めます。

この場合、コイルはどこにも動いてはならず、しっかりと敷設するためにワイヤーに強い張力がかかる必要があります。

ワイヤのターンを縦方向に巻く場合は、ターンができるだけぴったり合うようにする必要があります。最初のターン列を縦に巻いた後、特殊な絶縁紙で何層にも巻き、その後次のターン列を巻きます。この場合、行は互いにしっかりとフィットする必要があります。

巻き上げプロセス中は、巻き数を制御し、必要な数を巻き終えたら停止する必要があります。ワイヤの消費量を考慮せずに、完全な巻数をカウントすることが重要です (つまり、2 列目の巻線ではより多くのワイヤが必要ですが、巻数は巻かれます)。

低電力変圧器の巻線は通常、丸線で作られています。現在利用可能たくさんの巻線のブランド。ワイヤーは、ファイバー、エナメル、およびエナメルとファイバーの複合絶縁体を使用して製造されます。文字の指定は、ワイヤのブランドを指定するために使用されます。すべての種類の絶縁体の最初の文字は P (ワイヤー) です。繊維断熱材には、B - 綿糸、Sh - 天然シルクという指定があります。 ShK または K - 人造シルク (ナイロン)、S - ガラス繊維、A - アスベスト繊維。次の文字 O または D は、1 層または 2 層の絶縁層を示します。エナメル絶縁体のワイヤは文字 E で指定されます。複合絶縁体は、追加の繊維絶縁体でコーティングされたエナメル絶縁体で構成されます。低電力変圧器の製造では、主にエナメル絶縁電線が使用されます。エナメル層は連続的で均一な表面を持ち、十分な機械的強度と弾性を備えていなければなりません。エナメル層は、巻き付け中に亀裂が入ったり、銅より遅れたりしてはなりません。ビニフレックス絶縁体の高い機械的強度と耐熱性の向上により、層間スペーサーの数を大幅に削減し、熱伝導率と許容電流密度を向上させることができ、PEV-1、PEV-2、PETV およびその他のブランドのワイヤが確実に使用できるようになりました。低電力変圧器の製造に広く使用されています。現在、PBD、PBOO、PBBO などのブランドの綿糸と紙テープで絶縁されたワイヤは、中出力および高出力の電源変圧器や油中で動作する計器用変圧器 (電圧および電流) に広く使用されています。このような変圧器では、エナメルコーティング適用しないでください。変圧器用オープンタイプ、最大500 Vの電圧の電源と最大6〜10 kVの変流器、PBDワイヤを使用した巻線とエナメルと綿のコーティングを組み合わせた巻線の両方が使用されますが、この場合、変圧器の巻線は必然的に含浸または複合化されます。溶接、負荷、その他同様の変圧器や装置には、ガラス絶縁ワイヤを使用する必要があります。アスベスト絶縁のワイヤも使用されますが、電気的特性と強度ははるかに悪く、絶縁体の厚さが増加し、巻線の熱伝導率が低下します。さらに、吸湿性もあります。上記の作業では平角線を使用する場合があります。後者は、PBD、PBOO、PSD、PSDK、PDA のブランドで製造されています。太さと絶縁体は、丸線のブランドに相当するか、上限に相当するか、それよりわずかに高くなります。低電力変圧器用のワイヤの示されたブランドのうち、PELSHO ワイヤは高電圧の巻線 (たとえば、オシロスコープの高圧巻線やその他の場合) に使用されます。 PELSHO (および PELBO) は、ほとんどの接着剤と繊維状材料の接着力が高いため、接着剤を含浸させた小型変圧器のコイル巻線に使用することをお勧めします。 PESHO ワイヤは無線受信装置の回路で広く使用されていますが、特定の含浸 (およびその他の材料) の適合性は損失係数によって決まりますが、損失係数は 50 Hz の周波数では重要ではありません。機器（変圧器）の主な要件の 1 つが信頼性である場合、巻線にある種のワニスまたは化合物を含浸させる必要があります。巻線の動作モードを軽くし、耐熱温度が 1 ～ 2 クラス高い材料を使用することにより、信頼性が大幅に向上します。動作温度巻線変圧器が強制モードで動作できる場合は、巻線を含浸する必要があります。含浸すると、巻線の厚さ全体にわたって温度がより均一になるため、熱伝導率と熱抵抗が増加します。強制モードでは、変圧器の加熱をこのクラスの温度より10〜12℃高くすることが許容されます。同時に、材料の老化プロセスは約 (平均) 2 倍加速されます。 PEL、PELU ワイヤの許容温度は 100 ～ 105 °C、PET 125 °C、PEV-1、PEV-2 110 °C であることに注意してください。信頼性要件の対象となる変圧器の場合、強制モードは受け入れられません。耐熱クラスの所定のスケールは、ロシアと多くの外国の両方で受け入れられています。エナメル線の許容温度の下限は 60°C です。この温度では、エナメルに亀裂が入ったり、銅から剥離したりしてはなりません。

変圧器では、巻線は変圧器の役割を果たします。電気エネルギー。電圧と電流を変化させることで、伝送電力を維持します。巻線とともに、磁気回路の役割を果たす金属板のセットがエネルギー変換に関与します。

変圧器の巻線は、絶縁層で覆われた導体で構成されており、絶縁層はワイヤを特定の位置に保持し、冷却チャネルを形成します。さまざまなデザイン巻線は中立分岐と直線分岐、および調整用のタップを提供します。巻線の設計に関連する作業中に、次のパラメータが計算されます。

定格電力および動作負荷における許容温度上昇。
高圧での耐電圧。
短絡時の機械的強度。

コンバータ巻線の製造に最もよく使用されます。銅線。これは、銅にはほとんど含まれていないという事実により行われます。電気抵抗そして高い導電性。柔軟性と機械的強度に優れているため、加工が容易で耐食性にも優れています。

しかし、銅はかなり貴重で希少な金属です。銅の価格が高いのは、その鉱石の世界的な埋蔵量が少ないことに関係しています。このため、金属のコストは常に上昇しており、変圧器メーカーは代替品を探すことを余儀なくされています。現在、銅の最良の代替品はアルミニウムです。その埋蔵量は銅を大幅に上回り、自然界でははるかに頻繁に発見されます。

ただし、アルミニウムは導電率が低いです。また、柔軟性が低く、引張強度の面でも銅に劣ります。ワインディングではほとんど使用されません強力な変圧器。また、巻線の内部接続を溶接で行うことは技術的に非常に困難です。この作業を実行するには、巻線を接続する作業者に適切な知識とスキル、豊富な経験と一定のスキルが必要です。銅導体が接続されている場合、すべてがはるかに簡単になります。

金属の特性比較

声明	それは本当ですか	神話
アルミニウム巻線変圧器の終端は、銅線および電源ケーブルと互換性がありません。		バツ
アルミニウム巻線変圧器の場合、リード線を適切に終端することはより困難な作業です。	バツ
銅巻線を使用した変圧器のラインおよび負荷への接続は、アルミニウム巻線を使用した変圧器よりも信頼性が高くなります。		バツ
アルミニウム巻線を備えた変圧器は、銅巻線を備えた変圧器よりも軽量です。	バツ
銅巻の低電圧変圧器巻線は、銅の引張強度がアルミニウムよりも高いため、衝撃荷重に適しています。		バツ
アルミニウム巻線を備えた変圧器は、銅巻線を備えた変圧器よりも損失が高くなります。		バツ

変圧器の巻線にどの金属を使用するのが最適かについての議論は、長年にわたって続いています。反対派は、さまざまな金属を支持してさまざまな技術的な議論を行い、常に見解を変えています。ほとんどの議論はそれほど重要ではなく、いわゆる事実の一部は完全な誤報です。

コンバータの巻線に適切な材質を選択するには、次のようにする必要があります。比較解析アルミニウムと銅の動作パラメータを調べて、その違いの程度を判断します。最も懸念されるパラメータは変換装置の動作において最も重要であるため、これらのパラメータに注意が払われます。

銅とアルミニウムの特性の違い

膨張係数

アルミニウムは加熱すると銅よりも 30% 大きく膨張します。アルミニウムラグをボルトとナットを使用して接続する場合は、クランプナットの下に必ずスプリングワッシャーを配置してください。この場合、電圧がオフになっている間も接触接続が弱まることはなく、チップが冷却されるため、チップのサイズが小さくなります。

結論：接続品質を確保するにはアルミケーブル銅接点の品質に劣らないため、適切なフィッティングを使用する必要があります。

熱伝導率

銅はアルミニウムよりもはるかに熱を伝えます。したがって、変圧器の巻線の異なる金属が同じ断面積を持っている場合、銅製の製品はアルミニウム製の製品よりもはるかによく冷却されます。同じ導電率、つまり同じ熱伝達を実現するには、コンバータ内のアルミニウムワイヤの断面積が銅ワイヤより 60% 大きい必要があります。

設計者は、変圧器の製造のためのドキュメントのパッケージを開発するとき、材料の特性、設計、および巻線の冷却面の総面積を考慮に入れます。

結論：すべての変圧器は、巻線の材質に関係なく、非常に似た熱特性を持っています。 .

電気伝導性

アルミニウムの導電率は銅よりも 60% 低いため、アルミニウム巻線の損失は高くなります。アルミニウム巻線を備えたコンバータの開発者プロジェクトのドキュメント同様の銅製品の値を超える導体の断面積を置きます。これにより、巻線に異なる材質を使用した製品のエネルギー損失が均等化されます。

同時に、メーカーにはワイヤ断面の選択を制限する一定の制限があります。したがって、場合によっては、変圧器の銅巻線の損失が同様のアルミニウム製品よりも大きいことが判明することがあります。これは、メーカーが何らかの理由で、断面が設計基準に対応していない銅線を巻線として使用したという事実によるものです。

乾式変圧器に関しては、巻線の金属に関係なく、金属板で作られたコアでの損失は変わりません。巻線の断面積を変えるだけでコンバータの高効率化が可能です。これは、特定のデバイスの有効性が高いことを示す主な基準です。

結論：アルミニウム線ははるかに安価であるため、同じ金額でより大きな断面積の巻線を巻くのに使用できます。これにより、コンバータ動作中のエネルギー損失が大幅に削減されます。場合によっては、そのような巻線は銅製の巻線よりもはるかに効率的です。

金属の引張強さ

アルミニウムは銅よりも破壊するのに必要な力が 40% 少ないです。電気製品のメーカーにとって、製造する製品のほとんどは繰り返し負荷を受けることが多いため、この事実は懸念材料となります。これは、一部の電力デバイスを起動するときに大きな突入電流が発生するためです。このような電流から生じる強力な電磁力により、導体内の分子の動きが増大し、製品内の巻線の変位につながります。

さまざまな導体のテクニカル指標の比較分析が、その領域に基づいて行われます。断面。解析データに基づいて、巻線が異なる変圧器でも同じ導電率が次のように保証されます。アルミニウム巻線を使用した製品では、ワイヤの断面積は、銅巻線を使用した同様のデバイスよりも 60% 大きくする必要があります。この場合テクニカル指標～から作られた製品さまざまな素材、ほぼ同じになります。

結論：巻線の断面積は必要な安全マージンが確保されるように選択されているため、負荷の突然の変化によって変圧器が機械的損傷を受けることはありません。損傷は、ワイヤの接続点での信頼性の低い固定によってのみ発生する可能性があります。

外部トランス接続

現在、より高品質で信頼性の高い変圧装置を製造したいという要望により、変圧器巻線に銅が使用されています。アルミニウムと銅はどちらも破壊されやすいことが知られています。環境。このため、金属には腐食、酸化、その他の化学変化が起こります。

酸化物でコーティングされたアルミニウム線の表面は絶縁体となり、電流が流れなくなります。このため、アルミニウム接点のタイムリーな洗浄は非常に重要であり、メンテナンススケジュールに厳密に従って定期的に実行する必要があります。

酸化した銅は、その表面に現れる硫化物や酸化物が、もちろん私たちが望むほどではないため、導電性の損失がはるかに少なくなりますが、それでもある程度の導電性を持っています。変電所にサービスを提供する担当者は、このことをよく知っています。したがって、特別な訓練を受けた電気技師チームが定期的に次の作業を行っています。定期検査ボルト接続作業装置。

さらに、コンバータのアルミニウム巻線を外部の銅線に接続するという問題があります。電気ネットワーク。アルミニウムと銅のラグはボルトで直接接続できません。実際、金属は異なる電気伝導率を持っているため、接合部が常に過熱し、接続された表面が破壊されます。この目的のために特別に開発された溶接技術は効果がないことが判明したため、異なる金属で作られたケーブルの溶接には使用されていません。

銅ケーブルとアルミニウムケーブルを接続するには、現在、錫または銀の薄い層でコーティングされた錫メッキラグが使用されています。変圧器のアルミニウム巻線を銅に接続する場合ネットワークケーブル先端は錫でコーティングされています。銀は、より高品質の接合が必要とされるエレクトロニクス分野で使用されます。このような接続の実践は一般に受け入れられています。接続の信頼性は、装置を長期間連続して動作させることによって確認されます。

さまざまなワイヤが特殊な金属端子を使用して接続されることもよくあります。この端子はこんな形で作られています長方形のフレーム、接続された 2 本の導体が挿入されます。端子の片面にネジ穴があります。導体をフレームに挿入した後、ねじ山にねじ込むネジで固定します。

変圧器巻線の内部接続

コンバータの銅巻線の接続ははんだ付けによって行われます。この場合に使用される耐火はんだは、はんだ付け領域の導電率をわずかに低下させます。この領域では酸化銅が常に放出され、これにより外層が剥がれ、導体全体の損傷につながります。これは重大な欠点この接続方法。

アルミ接続では、不活性ガスを使用してワイヤを溶接する方法が使用されます。それらの中で、酸化アルミニウムは安定した構造を形成します。保護カバー、環境の悪影響から接触を保護します。また、この導体の接続方法では、大きな利点それは、デバイスの動作中に溶接領域の導電性が失われることがないことです。

変圧器の動作時間は、変圧器の動作条件にある程度関係します。これには、環境への悪影響、極端な負荷、その他の不利な条件が含まれます。しかし、電気を使用している人はこれを心配する必要はありません。実践が示しているように、さまざまな巻線を備えたコンバータは何年も問題なく動作できます。

結論

何らかの巻線を備えた変圧器は、主に個人の好みに基づいて選択されます。銅巻線を備えた製品のコストが高くなるには、その取得中に発生する追加の材料コストを技術的に正当化する必要があります。現在、すべてのレビューは経験に基づいています実用機器は何も示していない明らかな利点特定のデバイスの操作中。

銅巻線の唯一の利点は、銅線で巻かれたコイルの寸法が大幅に小さくなることだと考えられます。これにより、そのような巻線を備えた変圧器をよりコンパクトにすることができ、設置されるスペースをある程度節約することができます。

ただし、密閉型トランスデューサの大部分は、銅コイルとアルミニウムコイルの両方に適した同じ寸法の標準ハウジングで入手できます。したがって、銅の利点はここでは重要ではありません。したがって、アルミニウム巻線を備えた変圧器の需要は現在非常に高まっています。

金属の価格は常に上昇しており、銅の価格はアルミニウムの価格の数倍であるため、製品のコストは上昇しています。銅巻線はるかに高価です。このため、多くの購入者は銅に過剰なお金を払うのではなく、アルミニウム巻線を備えた製品を購入することを好みます。将来的には信頼性の監視に努める電気的接続、設備の予防保全には十分な注意を払ってください。

などの多くのメカニズムがあります。

他のタイプの導体とは異なり、巻線の主なパラメータは、断面積ではなく、通電コアの直径です。巻線には非常に細いワイヤーが使用されており、絶縁層は無視できます。最薄の巻線導体は、特に薄い導体と電気絶縁材料のための特別な製造技術を使用して製造されています。

長い間、巻線は銅のみで作られていました。現在では、アルミニウムやその他の耐久性に優れた合金がよく使用されています。アルミニウムを使用すると、高価で希少な銅を節約できます。

巻線は次の種類の絶縁体で製造されています。

繊維質。
エナメル。
組み合わせたもの。

繊維質

繊維絶縁を施したワイヤーは機械的強度を高めます。繊維状断熱材の厚さは非常に厚く、片面あたり最大 0.4 mm に達する場合があります。このようなワイヤの耐薬品性および耐湿性は低いです。

巻き戻しに使用されるワイヤーの繊維絶縁電気モーターオイルスプールの製造には、紙、綿布、ガラス、アスベスト繊維、ラフサン、シルクが含まれる場合があります。これらの繊維と生地はストッキングのように重ねられています。

エナメル絶縁体

エナメル絶縁材に使用される材質は、ビニフレックス、メタルビン、シリコンベース、ポリエーテルテレフタル酸、ポリウレタンなどです。

特殊エナメルでコーティングされた巻線は、耐電圧性、耐湿性、攻撃性を備えています。化学薬品。エナメル巻線の特徴は、絶縁層の厚みが非常に薄いことです（最大の厚さ 0.09mm）。 PEL ワイヤのエナメル強度は低いため、このようなワイヤは静止状態で動作するコイルの巻線にのみ使用されます。

高強度エナメル線 PETV および PET-155 は、最大 100 キロワットの電力の電気モーターの巻線に使用されます。 PET-155 グレードのエナメル線は、新しいシリーズの電気モーターの製造に使用されており、その絶縁強度により、自動機での巻線が可能です。エナメル線は耐熱性も高く、155度まで耐えられます。

組み合わせた

パラメータに複合絶縁を備えた巻線は、検討した 2 種類のワイヤの中間位置にあります。複合ビュー断熱材にはいくつかの層が含まれています。通常、外側のカバーは繊維状の材料でできており、内側のカバーはエナメルです。たとえば、PELSHO ワイヤは、シルクとワニスエナメルで作られた絶縁体を備えた銅巻線を意味します。

導体に耐熱ワニスが含浸され、グラスファイバーで覆われている場合、そのマーキングには文字「K」が含まれます。造船用クレーンなどの吊り上げ・搬送機構の電動機などに使用されており、信頼性の高さから普及しています。

断面形状

巻線には 2 つの断面形状があります。

ラウンド。
長方形。

丸線断面は様々な分野で使用されています。高い強度と電気的特性を備えたワイヤです。

平角線部の寸法を規格化しています。この線は変圧器の巻線によく使用されます。長方形の手綱の厚さは最大 5.9 mm、幅は最大 14.5 mm に達します。

これらのサイズの比率は異なる場合があります。平角巻線の使用にはいくつかの欠点があります。コイルに巻くと、絶縁体に損傷を与える可能性が高く、また、ワイヤの断面が非常に小さいため、断面の小さい側と大きい側を視覚的に区別することが困難です。

どのような巻線においても、重要な要素はコアの周りの導体の回転です。必要なワイヤ断面積は、現在の電力に基づいて選択されます。一般に丸線は軽負荷に使用され、平角線は高負荷に使用されます。

導体材質

ほとんどの巻線は次の材料で作られています。

銅。
アルミニウム。

銅巻線は、生産されるすべてのワイヤの大部分を占めます。それらは抵抗率が低く、かなりの重量を持っています。価格銅線高い。

最近では、銅線の代わりにアルミニウム線が巻線に使用されています。アルミニウム線は、銅導体に比べて非常に軽量でコストが低くなりますが、抵抗率が高くなります。

マーキング

ワイヤを指定するには、コアと絶縁体の材質を示すマークが付けられます。

指定の先頭には「P」という文字が付いています。銅線、「ワイヤー」を意味します。
アルミニウム線と銅線を区別するために、マーキングの最後に「A」という文字が付いています (例: PEVA)。
コアが大きい合金で作られている場合、抵抗率、その場合、指定には、NH - ニクロム、M - マンガニン、K - コンスタンタンなどの追加の文字が含まれます。
記号「M」は軟導体を示し、「T」は硬導体を示します。たとえば、PEMT ワイヤは硬線で作られた銅線であり、PEMM ワイヤは軟線で作られています。

絶縁用の文字

EM – 高強度ポリビニルエナメル。
EL – オイルベース。
EV – 高強度ポリ酢酸ビニルエナメル。
L – ラヴサン。
Ш – 天然シルク。
B – 綿糸。
O – 1 層。
C – グラスファイバー。
ShK - ナイロン。
D – 2 層。

マーキングに 2 番目の文字「P」が含まれている場合、これは絶縁体がフィルムの形であることを意味します。 PPF電線にはフッ素樹脂フィルムの絶縁体が施されています。

複合断熱材をマークするために、シンボルは内側の層から始まる層の位置順に表示されます。 PELSHO - 銅線、油性エナメル、単層シルク編組。

要件

巻線は均一な絶縁体で覆われています。ワイヤーのブランドやサイズに応じて、一部の箇所で太くなる場合があります。
ワイヤは、サイズとブランドに応じて、コイル、ドラム、リールで輸送されます。このようなパッケージ内の導体は、巻きが絡まらずに均一かつしっかりと巻かれていなければなりません。コイルまたはコイル内のワイヤの数は、ワイヤのサイズとブランドに対応する必要があります。
輸送中にワイヤの絶縁体が損傷しないように、パッケージは紙で梱包する必要があります。ワイヤーを含むボックスの最大重量は 80 kg を超えてはなりません。
ドラムとリールには、製造元、重量、標準サイズ、ワイヤのブランド、その他のパラメータを示すラベルが貼られています。

モーターの巻線の選び方

電動モーターの巻取りに必要な電線の選択は、耐熱クラス、許容される絶縁層などの要件を考慮して行われます。

エナメル巻線の絶縁層の厚さは最小限です。巻き取り時の溝充填率を高めて使用されます。滑らかな表面断熱材により溝にはめ込みやすくなり、厚みが薄くなり熱伝達が向上するため、過熱から保護されます。

使用法エナメル線一致するはずです特定のタイプ特定の企業で使用されるワニスと溶剤、またはその企業が提供できるワニスのブランド。エナメル質を破壊する可能性のある溶剤やワニスがあります。また、170 度に加熱すると、この絶縁体はプラスチックになるため、高い角速度で回転するローターの巻線には使用できなくなります。

絶縁層の最大厚さは、複合層と繊維層を使用してワイヤを巻く場合の厚さです。攻撃的または有害な環境にさらされる巻線への使用は禁止されています。湿気の多い環境。このような目的には、ガラス絶縁を備えた巻線を使用することが推奨されますが、絶縁強度が低いため、そのようなワイヤの使用には一定の制限が課されます。ただし、耐熱性の点では、ガラス絶縁電線は同様のクラスの巻線に適しています。巻線を購入するときは、1つの標準サイズのワイヤのコストがブランドによって異なることを考慮する必要があります。低電圧修理の場合電気機械ワイヤーの価格は、修理の総費用の財務コストの大部分を占めます。この点において、選択の技術的および経済的要因、つまり価格と技術的パラメータを考慮する必要があります。

電源トランスの巻線には銅または銅が巻かれています。アルミ線長方形または円形の断面で、電気絶縁性があり、隣接するターン間に電気強度を提供します（ターン絶縁）。平角導体のエッジは張力を軽減するために必要な丸みを帯びています。電界隔離中。銅と比較して、アルミニウムの電気抵抗率は 60% 高く、機械的引張強度は 3.5 分の 1 です。それが理由ですアルミ線低電力変圧器でのみ使用できます。この場合、より高いエネルギー損失が許容され、短絡中の電流と電気力学的力が減少するため、巻線の機械的強度が低くても十分です。

さまざまな種類の電線絶縁体が使用されています断熱材。その中でまず第一に挙げられるのは、セルロースベースの紙、主にケーブル紙です。すべての利点には、高い耐電圧性、良好な含浸性が含まれます。変圧器油およびその他の電気絶縁性液体、低コスト。 PBブランドの電線（紙絶縁の長方形断面）は、ケーブル紙で絶縁されており、あらゆる電圧の油変圧器および乾式変圧器に使用されます。より高い電圧クラスの巻線には、電気強度を高めたケーブルペーパーの一種である圧縮紙で絶縁された PBU ブランドのワイヤが使用されます。この紙は、最大 2 kV/mm の平均動作電圧で動作できます。紙絶縁の電線は両面0.45～3.6mmの厚みで製造されます。
芳香族ポリアミド（アラミド）から作られた合成繊維をベースにした紙、特にデュポン社のノーメックスタイプは非常に高品質です。アラミド素材の主な利点は、その高い耐熱性です。したがって、Nomex-410 カレンダー紙の許容設計温度は 200°C (セルロース繊維で作られた紙の場合 - 105°C) です。 200℃での耐電圧強度は、20℃での強度の95%以上です。同社が推奨する動作電圧での平均張力の計算値は 1.6 kV/mm です。マイカ (50%) を含む Nomex-418 紙の場合 - 3.2 kV/mm。この電圧では、部分放電に対する高い耐性が確保されます。老化は次の数値によって特徴付けられます。温度 220°C では、厚さ 0.25 mm の Nomex-410 紙の破壊強度は 2 * 10 + 5 時間以内に 32 kV/mm から 12 kV/mm に減少します (詳細22.8 年以上）。水分含有量は絶縁耐力にほとんど影響を与えません。アラミド紙はセルロース紙よりも誘電率が低く、紙厚0.05mmの場合は1.6、0.25mmの場合は2.7、0.76mmの場合は3.7（セルロース紙の4.5と比較）、そのため油中や空気中での電界強度が確実に低下します。巻線に隣接するチャネル。アラミド絶縁の欠点はコストが高いことであり、そのため主に乾式変圧器に使用されます。
1 ターンの電圧が低いため、ターン絶縁が必要な低電力変圧器の巻線には、エナメル絶縁のワイヤが使用されます。エナメルは油変圧器と乾式変圧器の両方で使用できます。後者は耐熱性の高いエナメルを使用しており、許容温度は200〜220℃です。
乾式変圧器にもガラス絶縁電線が使用されています（許容温度 180℃）。
電気導体の断面全体に不均一に分布し、表面効果が現れます。したがって、大きな断面積の導体を使用することは不経済です。紙絶縁の平角線の最大導体寸法は 4.25 × 19.5 mm2 です。最大許容電流密度 (断面全体の平均) は 3 ～ 3.5 A/mm2 を超えません。導体の最大電流は 250 ～ 300 A を超えることはできません。
高電流では、巻線は並列に接続された複数のワイヤから巻かれます。平行ワイヤが半径方向に配置されている場合、特別な措置を講じない限り、ワイヤの長さ、有効抵抗、誘導抵抗が異なるため、平行ワイヤ間の電流の分布が不均一になります。このような措置は、巻線に沿って実行されるワイヤの転置であり、その結果、ワイヤの位置が変わり、それらの抵抗が均一になります。
隣接する平行ワイヤ間には電圧がないため、それらの間の絶縁が低下する可能性があります。この場合、巻線の半径方向のサイズを小さくし、その冷却を改善することが可能です。これは次のようにして実現されます。細分化されたワイヤ PBPおよびPBPUブランド。細分化されたワイヤはいくつかの基本導体 (2 ～ 4 つ) で構成され、それぞれが独自の絶縁体を持っています。薄い厚さ(通常は両側で 0.45 mm)、巻線間に必要な電気強度を提供する共通の絶縁体で全体が絶縁されています (図 1)。

米。 1. ワイヤーを分割します。
1 – 基礎導体、2 – 基礎導体の絶縁、3 – 一般絶縁。

米。 2. ワイヤーを移設します。
1 – 基本導体、2 – 列間の紙絶縁、3 – 一般絶縁

巻線を容易にし、巻線の設計を簡素化するために、多数の平行線はPTB、PTBUブランドの転置線を使用します。これは、エナメル絶縁された奇数個の平行な基本導体を 2 列に配置して構成されています (図 2)。ケーブルペーパーのストリップが列の間に置かれます。ケーブルペーパーの一般的な絶縁がすべての導体に適用されます。線材を作成する場合、転置は長方形の輪郭に沿って基本導体を円形に再配置することによって実行されます。転置ステップ (再配置の全サイクル) の範囲は 40 ～ 200 mm です。