Применение эпоксидной платы FR4 в сухих и масляных трансформаторах

FR4 (обычно светло-зеленый) — это высокопроизводительный термореактивный композитный материал на основе смолы с самозатухающими свойствами, занимающий важное место в области электроизоляции. Это пластинчатый ламинированный продукт, изготовленный путем пропитки специальной электронной ткани такими материалами, как эпоксидно-фенольная смола, и горячего прессования при высокой температуре и высоком давлении. Этот материал не только обладает превосходными механическими и диэлектрическими свойствами, но и хорошей изоляцией, превосходной термостойкостью и превосходной влагостойкостью. Кроме того, эпоксидная плата FR4 хорошо поддается обработке и доступна в различных цветах, таких как белый, желтый, светло-зеленый и черный, для соответствия различным требованиям к применению. В промышленности FR4 также называют эпоксидной стеклотканью FR-4, изоляционной платой, эпоксидной платой и т. д.в зависимости от различных применений.

Применение в сухих трансформаторах

Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом и не имеют жидкой изолирующей среды, что делает их чрезвычайно требовательными к эксплуатационным требованиям твердых изоляционных материалов. Эпоксидная плата FR4 широко используется в сухих трансформаторах из-за ее превосходной производительности, которая в основном отражается в следующих аспектах:

1. Изоляционные структурные части

Опора и изоляция обмотки: эпоксидная плата FR4 часто используется для изготовления ключевых компонентов, таких как межслойные изоляционные прокладки, торцевые перегородки и прокладки обмоток. Эти компоненты играют жизненно важную роль внутри трансформатора, что может эффективно обеспечить изоляционное расстояние между обмотками и обмотками относительно земли, предотвратить электрический пробой и обеспечить безопасную и стабильную работу трансформатора.

Каркас (каркас катушки): Как несущая конструкция обмотки, каркас катушки должен выдерживать механическое напряжение, возникающее во время работы обмотки, например, электромагнитную силу, а также выдерживать испытание высокотемпературной средой (сухие трансформаторы обычно имеют изоляцию класса H с термостойкостью более 180 °C). Эпоксидная плата FR4 может надежно взять на себя эту важную обязанность благодаря своим хорошим механическим свойствам и термостойкости.

Фиксация выводов: в сухих трансформаторах эпоксидная плата FR4 используется для фиксации выводного провода, эффективно предотвращая смещение выводного провода во время работы, тем самым избегая проблемы с нарушением изоляции, вызванной смещением выводов, и дополнительно повышая надежность трансформатора.

2. Преимущества и характеристики

Высокая термостойкость: температура стеклования (Tg) эпоксидной платы FR4 может достигать более 130 ℃, что позволяет адаптировать ее к высокотемпературной рабочей среде сухих трансформаторов. Она может по-прежнему поддерживать стабильную работу в длительных условиях высоких температур, обеспечивая нормальную работу трансформатора.

Огнестойкость: этот материал соответствует стандарту UL94 V-0 и обладает превосходными огнестойкими свойствами. Он может эффективно подавлять распространение огня в случае пожара, значительно снижать риск возникновения пожара и обеспечивать надежную гарантию безопасной эксплуатации трансформатора.

Механическая прочность: эпоксидная плата FR4 имеет высокую прочность на изгиб и ударопрочность и может выдерживать сильное механическое напряжение, создаваемое трансформатором в случае короткого замыкания и других неисправностей, обеспечивая целостность и устойчивость конструкции трансформатора.

3. Типичные сценарии

Эпоксидная плата FR4 широко используется в высокочастотных трансформаторах, реакторах, сухих трансформаторах для железнодорожного транспорта и другом оборудовании, особенно для компактных трансформаторов. В этих сценариях применения высокие характеристики эпоксидной платы FR4 могут быть полностью использованы для соответствия строгим требованиям оборудования к изоляционным материалам.

Применение в масляных трансформаторах

Масляные трансформаторы используют изоляционное масло в качестве основной охлаждающей и изолирующей среды. Хотя применение эпоксидной платы FR4 в масляных трансформаторах относительно ограничено по сравнению с сухими трансформаторами, она по-прежнему играет незаменимую роль в некоторых конкретных сценариях:

1. Компоненты изоляции в масле

Скобы и подкладки: Распорки и подкладки из эпоксидной платы FR4 используются для поддержки изоляции между обмотками или между обмотками и сердечниками. В практических применениях эти компоненты должны выдерживать длительное погружение в изоляционное масло, поэтому их совместимость с изоляционным маслом должна быть проверена для обеспечения стабильной работы при длительной эксплуатации.

Изоляция выводов: Когда высоковольтный вывод проходит через масляный бак, эпоксидная плата FR4 может обеспечить ему надежную механическую фиксацию и защиту изоляции, чтобы гарантировать безопасную работу вывода в среде, погруженной в масло.

2. Специальные требования

Маслостойкость: Эпоксидная плата FR4, используемая в масляных трансформаторах, должна быть изготовлена из специально обработанных маслостойких эпоксидных смоляных материалов, чтобы избежать набухания или ухудшения характеристик после длительного погружения в масло, обеспечивая надежность изоляционных компонентов.

Диэлектрическая прочность: В системе композитной изоляции из масляной бумаги диэлектрическая проницаемость эпоксидной платы FR4 должна соответствовать изоляционному маслу и изоляционной бумаге, чтобы предотвратить локальную концентрацию поля и избежать риска отказа изоляции.

3. Ограничения

В масляных трансформаторах изоляционная бумага и ламинированная древесина обычно являются основными изоляционными материалами, а эпоксидные платы FR4 в основном используются для локальных ключевых компонентов, что определяется их стоимостью и эксплуатационными характеристиками.

Примечания

1. На что следует обратить внимание при применении сухих трансформаторов

При использовании эпоксидных плат FR4 в сухих трансформаторах необходимо сосредоточиться на их характеристиках термического старения. При длительном воздействии высокой температуры смола эпоксидных плат FR4 может деградировать, что повлияет на ее производительность. Поэтому ее характеристики термического старения необходимо строго оценивать и контролировать, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию трансформатора.

2. На что следует обратить внимание при применении масляных трансформаторов

Для масляных трансформаторов перед использованием эпоксидных плат FR4 необходимо строго проверить их скорость поглощения масла и стойкость к коррозии масла, чтобы избежать химических реакций с трансформаторным маслом, что приведет к снижению изоляционных характеристик. В масляных трансформаторах можно использовать только эпоксидные платы FR4, прошедшие строгие испытания.

3. Выбор альтернативного материала

В масляных трансформаторах бумага Nomex или ламинированная древесина могут быть более подходящим выбором с экономической точки зрения; в сухих трансформаторах, если вы более чувствительны к стоимости, вы можете рассмотреть возможность использования модифицированных полиэфирных листов в качестве альтернативного материала. В реальных приложениях необходимо разумно выбирать изоляционные материалы на основе конкретных потребностей и бюджетов затрат.