Aynı zamanda Duvar Olan Tel: Üçlü Yalıtımlı ve Tam Yalıtımlı Sargı Teli Nasıl Çalışır?

giriiş

Bir duvar iki odayı birbirinden ayırıyor. Bir transformatörde aynı iş, tehlikeli birincil taraf ile güvenli ikincil taraf arasındaki görünmez duvar olan yalıtımla da yapılır. Genellikle duvar, bant ve plastik bariyerler olarak sarımların etrafına eklenir. Peki ya telin kendisi duvar olabilirse?

Yalıtımlı sarma telinin arkasındaki fikir budur. Yalnızca bitmiş bobinin etrafına sarılmış bantlara güvenmek yerine, bakır iletkene kendi ağır yalıtım ceketi verilir. Günümüzde iki ana çeşit mevcuttur: üçlü yalıtımlı tel (TIW) ve tam yalıtımlı tel (FIW) . Her ikisi de sarma telinin temel, tamamlayıcı ve hatta güçlendirilmiş yalıtım için güvenlik standardı gerekliliklerini karşılayabilecek şekilde tasarlanmıştır.

İki felsefe, tek amaç

Geleneksel tasarımda dönüşler için sıradan emaye tel kullanılır, ardından bobinin uçlarına kenar bandı ve birincil ile ikincil arasına birkaç katman bariyer bant eklenir. Bunu bir ev inşa etmek ve sonrasında yangın kapılarını eklemek gibi düşünün. Çalışıyor ancak ekstra bant ve kenar boşlukları sarma alanını tüketiyor ve transformatörü daha hacimli hale getiriyor.

TIW ise tam tersi bir yaklaşım benimsiyor. Bakır, tipik olarak ETFE veya benzeri yüksek mukavemetli polimerden olmak üzere, ayrı ayrı çekilmiş üç yalıtım katmanıyla kaplanır. Tek başına bir TIW iletkeninin birçok uygulamada güçlendirilmiş izolasyona eşdeğer sağlaması amaçlanmaktadır. Duvar zaten telin üzerinde olduğundan, tasarımcılar genellikle katmanlar arasında ayrı bariyer bantlarını atlayarak transformatörü küçültebilirler.

FIW ayrıca duvarı telin içine inşa ediyor, ancak farklı bir işlemle: birçok boya katmanı gibi yaklaşık 120'ye kadar ultra ince emaye katmanı uygulanıyor. Bu, genellikle eşdeğer bir TIW parçasından daha küçük bir genel çapa sahip olan, küçük bir çekirdeğin etrafında çok düzgün, yüksek kaliteli bir yalıtım silindiri sağlar.

Mühendisler neyi karşılaştırır?

Seçim güvenlik standardı ile başlar. Transformatörler için IEC 61558-1 Ek K , yalıtılmış sargı tellerine yönelik tip testi kurallarını belirler. Yuvarlak veya çok damarlı kabloların , güçlendirilmiş yalıtım için en az 6 kV rms ve temel veya ek yalıtım için en az 3 kV rms çift bükümlü dielektrik dayanım testini geçmesi gerekir (IEC 61558-1:2017, Ek K.2.2.1).

Anahtar seçim parametreleri şunlardır:

• Arıza voltajı: FIW dereceleri FIW 3'ten FIW 9'a kadar uzanır; daha yüksek sayılar daha kalın yalıtım ve dolayısıyla daha yüksek dayanım voltajı taşır. TIW genellikle sabit duvar kalınlığına sahip tek bir "güçlendirilmiş" yapı olarak ele alınır.

• Sıcaklık sınıfı: Ortak TIW, Sınıf B (130 °C) veya Sınıf F (155 °C) olarak derecelendirilmiştir. FIW tipik olarak Sınıf 180 °C'de (IEC 60172'ye göre 20.000 saat termal ömür) mevcuttur ve sıcak muhafazada daha fazla boşluk sağlar.

• Lehimlenebilirlik: FIW genellikle yaklaşık 390 °C'de soyulmadan doğrudan lehimlenebilir. TIW genellikle eklem lehimlenmeden önce soyulması veya çıkarılması gerekir, bu da manuel bir adımdır.

• Sarma davranışı: FIW genellikle daha esnek ve yüksek hızlı sarma için daha iyi olarak tanımlanırken, TIW'nin ekstrüde edilmiş üç katmanı açıkça sağlam, denetlenebilir bir bariyer sağlar.

Uygulama örneği: 65 W USB-C şarj cihazı

Modern bir GaN şarj cihazı, devasa gücü küçük bir küpe sığdırır. Geri dönüş transformatöründe birincil-ikincil izolasyon en büyük güvenlik sorunudur. Bir tasarımcı ikincil sargı için FIW 6'yı seçebilir çünkü daha küçük dış çapı aynı pencereye daha fazla bakırın sığmasına izin verirken 180 °C derecesi GaN anahtarı yakınındaki sıcak noktaları tolere eder. Daha muhafazakar bir tasarım bunun yerine TIW-B Sınıf F'yi kullanabilir çünkü üç görünür katman sertifikasyon incelemesini basitleştirir.

Her iki seçenek de IEC 61558-1 Ek K'yı karşılayabilir ancak transformatörün kapladığı alan, üretim adımları ve maliyet profili farklıdır. Bu nedenle "en iyi" tel, yalnızca en yüksek dielektrik dayanımına sahip olan değil, üretim ve sertifikasyon stratejisiyle eşleşen teldir.

Yaygın yanılgı: "UL listesinde yer alıyorsa IEC 61558-1'i karşılıyor demektir"

İşte birçok mühendisin düştüğü bir tuzak. AV/ICT ekipmanı için IEC 62368-1 Ek J kapsamında onaylanan bir kablo, IEC 61558-1 Ek K kapsamındaki bir transformatörde güçlendirilmiş yalıtım olarak otomatik olarak kabul edilemez. Dielektrik test voltajları ve yapı gereksinimleri aynı değildir. Avustralya elektrik güvenliği kılavuzu notuna (EESS #23/065) göre, sertifikasyon kuruluşları Ek J TIW kanıtlarının tek başına IEC 61558-1'in lamba kontrol donanımı transformatörü gerekliliklerini karşıladığı yönündeki iddiaları reddetmiştir.

Transformatör çalışması için en güvenli yol, transformatör ürün standardına göre açıkça onaylanmış TIW veya FIW kullanmak ve monte edilen üniteyi, çalışma voltajının yaklaşık 750 V tepe noktasını aştığı kısmi deşarj testi de dahil olmak üzere IEC 61558-1'in ilgili maddelerine göre test etmektir.

Eğlenceli gerçek

Üçlü yalıtımlı tel, 1986 yılında ABD şirketi Rubadue tarafından icat edildi. Bundan önce transformatör fabrikaları güçlendirilmiş izolasyonu neredeyse tamamen bant ve bariyerlerle inşa ediyordu. Bugün bu yaklaşım o kadar yaygın ki, kompakt bir telefon şarj cihazı transformatörünün başka bir şekilde inşa edilmesini hayal etmek zor.

Götürmek

Yalıtımlı sarma teli, iletkeni güvenlik bariyerinin bir parçası haline getirir. TIW ve FIW, hem transformatör boyutunu küçültebilir hem de yapımı basitleştirebilir, ancak bunlar geleneksel emaye tel artı bant tasarımlarıyla değiştirilemez ve otomatik olarak birbirleriyle değiştirilemezler. Kablonun, ürününüzün tam olarak karşılaması gereken standart (güvenlik transformatörleri için IEC 61558-1 Ek K ) için onaylandığını her zaman doğrulayın ve bitmiş montajın standardın gerektirdiği dielektrik ve kısmi deşarj testlerini geçtiğini doğrulayın.