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摘 要：著重介紹大功率UV燈用的漏磁變壓器的結(jié)構(gòu)，自耦式漏磁變壓器的設(shè)計(jì)和調(diào)試。
1 前言
在電子行業(yè)，印刷電路板的制作要用光固化油墨，常用UV紫外線光固化機(jī)，通過傳送帶使物件通過紫外線強(qiáng)光照射，促使光致抗蝕劑或光敏漆快速固化，且UV燈產(chǎn)生很高的熱量將油墨烘干。完全固化后的膜層表面應(yīng)平滑、硬度較高。UV光固化機(jī)的光源，常裝有3支5kW的大功率高壓紫外線燈，光固化速度約為每分鐘3米。涂有光致抗蝕劑的印刷電路板，在UV光固化機(jī)的傳送帶上，通過3支紫外線燈的照射后，光致抗蝕劑就被固化，從而達(dá)到加工的目的。
UV紫外線燈是氣體放電燈，在石英燈管中充以高壓水銀蒸氣，它的供電方式以采用漏磁變壓器為主，當(dāng)UV燈起輝后，必須限制通過燈管的電流，大功率UV燈管有5kW、7.5kW和10kW等幾種，燈管兩端的電壓約有1kV。UV燈用的漏磁變壓器有隔離式和自耦式兩種，其電原理如圖1和圖2所示。
? 圖1隔離式變壓器
?圖2自耦式變壓器
2.1 隔離型漏磁變壓器
5kW隔離型漏磁變壓器的結(jié)構(gòu)類似于霓虹燈變壓器，中間的兩個(gè)繞組為初級(jí)繞組，為了適應(yīng)220V或380V電源，初級(jí)繞兩個(gè)0V-190V-220V相同的繞組，將它們串聯(lián)或并聯(lián)，可適應(yīng)220V、380V或440V的電源電壓，次級(jí)電壓為1100V/5A，分繞成兩個(gè)繞組，置于初級(jí)繞組的兩邊，初、次級(jí)繞組之間設(shè)有4個(gè)磁分路，將初、次級(jí)繞組隔開，當(dāng)變壓器通電時(shí)，能起到限流的作用。
從圖1可見，次線繞組輸出電路中串聯(lián)一個(gè)電容器,再與UV燈管相接，就是一個(gè)RLC諧振電路。當(dāng)電源電壓變化時(shí)，次級(jí)回路還有穩(wěn)壓作用，由于電容器C的存在，也使電路的功率因數(shù)有所提高。
變壓器輸入電壓：U1=380V，f=50Hz
變壓器輸出電壓：U2=1170V
額定負(fù)載電流：I2=5A
耐壓：3000V，10mA，1分鐘
計(jì)算步驟如下：
2)變壓器輸入電流I1由下式求出：
I1=PT/U1=5850/380=15.4(A)
3)輸出繞組電流I2=燈管電流=5A
4)變壓器輸入端公共部份繞組N1的電流I1′，因輸入電流和輸出電流的方向相反，所以有一部份電流被抵消，故：
I1′=I1-I2=15.4-5=10.4(A)
5)繞組N2的電壓U2′
U2′=U2-U1=1170-380=790(V)
P=(U1I1′+U2′I2)/2=(380×10.5+790×5)/2=3970(VA)
7)求鐵心截面積SC
UV燈漏磁變壓器的次級(jí)回路工作在RLC諧振狀態(tài)，鐵心處于飽和條件，若采用DW360-50無取向冷軋硅鋼片，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值可取到約1.5T～1.6T，所以鐵心截面積
8)確定鐵心尺寸
鐵心截面積SC=abKC=6×8×0.95=45.6()
鐵心磁路長(zhǎng)度LC=72cm
鐵心重量GC為：
9)計(jì)算初級(jí)繞組匝數(shù)
N1=U1×104/4.44fBSC=380×104/4.44×50×1.55×45.6=242(t)
10)每伏匝數(shù)
TV=N1/U1=242/380=0.637(t/v)
11)次級(jí)匝數(shù)
N2=1.035U2TV=1.035×790×0.637=520(t)
12)初級(jí)導(dǎo)線直徑d1
13)次級(jí)導(dǎo)線直徑d2
14)各繞組排列
初級(jí)分兩個(gè)線包，每個(gè)線包用QZ-2.5漆包線繞121t，裝配時(shí)串聯(lián);
次級(jí)也分兩個(gè)線包，每個(gè)線包用QZ-2.1漆包線繞260t，裝配時(shí)串聯(lián)。
4個(gè)線包組裝在鐵心上的外形結(jié)構(gòu)如圖5所示。
4 UV燈漏磁變壓器的調(diào)試
5kWUV燈漏磁變壓器必須按圖6所示的電路聯(lián)接，并在UV燈點(diǎn)亮?xí)r產(chǎn)生強(qiáng)烈的紫外光線，以防止紫外線灼傷人的皮膚，必須將UV燈管用金屬罩子罩起來，必要時(shí)，調(diào)試人員還應(yīng)戴好太陽(yáng)眼鏡。
?圖5線包鐵心組裝圖
?圖6調(diào)試電路圖
?圖7回路失量圖
4.1 開路試驗(yàn)
將3相調(diào)壓器的指針調(diào)到0位。斷開漏磁變壓器輸出回路。接通3相調(diào)壓器的380V50Hz電源。逐步調(diào)節(jié)3相調(diào)壓器旋鈕，使漏磁變壓器初級(jí)①-②的電壓達(dá)到380V。用鉗形電流表測(cè)量輸入空載電流I1達(dá)到2A。用交流電壓表測(cè)得次級(jí)③-④的電壓為640V，測(cè)得①-④的輸出電壓為1020V。將3相調(diào)壓器調(diào)回到0位，切斷電源。
4.2 負(fù)載試驗(yàn)
按圖6所示電路接上負(fù)載，輸入和輸出均用鉗形電流表表示。接通3相調(diào)節(jié)器的380V50Hz電源。逐步調(diào)節(jié)3相調(diào)壓器，使電壓逐步上升到380V，此時(shí)UV燈管也開始發(fā)光，逐步點(diǎn)亮，兩個(gè)鉗形表的電流也逐步上升。待5分鐘后，紫外線燈的發(fā)光基本穩(wěn)定，記錄輸入電流I1為15A，輸出電流I2為5.5A。測(cè)量各點(diǎn)的電壓，輸入電壓U①-②=380V,輸出電壓U①-④=1170V，電容器兩端電壓UC=1300V,燈管兩端電壓U=920V，電抗器兩端電壓UL=180V。
若輸出電流I2的偏差太大，即流過紫外線燈管的電流與額定值偏離太大，可調(diào)整變壓器鐵心中的磁分路片，增減磁分路的厚度，以改變輸出回路的電氣參數(shù)，達(dá)到最佳的數(shù)值。
經(jīng)調(diào)整后，必須將主鐵心和磁分路壓緊，以防止在負(fù)載時(shí)鐵心會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)噪聲，因鐵心處于磁飽和狀態(tài)，所以最好將變壓器整體浸漆、烘干后，變壓器噪聲會(huì)大為減小。
4.3 電抗器
電抗器工作時(shí)，兩端的電壓應(yīng)預(yù)先調(diào)整到150V5A，所以當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到5.5A時(shí)，兩端的電壓增大到180V，鐵心磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)設(shè)計(jì)在IT左右，不應(yīng)太高，否則端電壓升高時(shí)，磁通也會(huì)增加，鐵心會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲。
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