UV灯用的漏磁变压器在电子行业,印刷电路板的制作要用光固化油墨,常用UV紫外线光固化机,通过传送带使物件通过紫外线强光照射,促使光致抗蚀剂或光敏漆快速固化,且UV灯产生很高的热量将油墨烘干。完全固化后的膜层表面应平滑、硬度较高。UV光固化机的光源,常装有3支5kW的大功率高压紫外线灯,光固化速度约为每分钟3米。涂有光致抗蚀剂的印刷电路板,在UV光固化机的传送带上,通过3支紫外线灯的照射后,光致抗蚀剂就被固化,从而达到加工的目的。
UV紫外线灯是气体放电灯,在石英灯管中充以高压水银蒸气,它的供电方式以采用漏磁变压器为主,当UV灯起辉后,必须限制通过灯管的电流,大功率UV灯管有5kW、7.5kW和10kW等几种,灯管两端的电压约有1kV。UV灯用的漏磁变压器有隔离式和自耦式两种,其电原理如图1和图2所示。
2 UV灯漏磁变压器的结构
2.1 隔离型漏磁变压器
5kW隔离型漏磁变压器的结构类似于霓虹灯变压器,中间的两个绕组为初级绕组,为了适应220V或380V电源,初级绕两个0V-190V-220V相同的绕组,将它们串联或并联,可适应220V、380V或440V的电源电压,次级电压为1100V/5A,分绕成两个绕组,置于初级绕组的两边,初、次级绕组之间设有4个磁分路,将初、次级绕组隔开,当变压器通电时,能起到限流的作用。
从图1可见,次线绕组输出电路中串联一个电容器,再与UV灯管相接,就是一个RLC谐振电路。当电源电压变化时,次级回路还有稳压作用,由于电容器C的存在,也使电路的功率因数有所提高。
2.2 自耦式UV灯漏磁变压器
图3为自耦式变压器结构,采用□字形芯式铁心,左边的两个绕组为初级绕组,右边的两个绕组为次级绕组,初、次级绕组之间有磁分路隔开,初、次级绕组相互串联后,接成如图2所示的电路。因此,初级绕组既是输入回路,又是输出回路的一部份。
自耦式漏磁变压器的特点是体积小、效率高,但因变压器的阻抗小,通电开机时浪涌电流大,为了防止对灯管的冲击,必须在电路中串联一个电抗器,如图2中的L,以增加回路中的阻抗。
3 5kW自耦式漏磁变压器
按图2所示的电路图设计一台5kW自耦式UV灯漏磁变压器,其电气参数如下:
UV灯管的额定功率:P=5kW
灯管电压:U=1000V
灯管电流:I=5A
变压器输入电压:U1=380V,f=50Hz
变压器输出电压:U2=1170V
额定负载电流:I2=5A
绝缘等级:B级(130℃)
温升:Δτm≤80℃(在强迫风冷条件下)
耐压:3000V,10mA,1分钟
计算步骤如下:
1)变压器容量PT=U2I2=1170×5=5850VA
2)变压器输入电流I1由下式求出:
I1=PT/U1=5850/380=15.4(A)
3)输出绕组电流I2=灯管电流=5A
4)变压器输入端公共部份绕组N1的电流I1′,因输入电流和输出电流的方向相反,所以有一部份电流被抵消,故:
I1′=I1-I2=15.4-5=10.4(A)
5)绕组N2的电压U2′
U2′=U2-U1=1170-380=790(V)
6)变压器平均功率P
P=(U1I1′+U2′I2)/2=(380×10.5+790×5)/2=3970(VA)
7)求铁心截面积SC
UV灯漏磁变压器的次级回路工作在RLC谐振状态,铁心处于饱和条件,若采用DW360-50无取向冷轧硅钢片,磁感应强度B的值可取到约1.5T~1.6T,所以铁心截面积
8)确定铁心尺寸
铁心截面积SC=abKC=6×8×0.95=45.6( )
铁心磁路长度LC=72cm
铁心重量GC为:
GC=SCLcr×10-3=45.6×72×7.7×10-3=25.3kg
9)计算初级绕组匝数
N1=U1×104/4.44fBSC=380×104/4.44×50×1.55×45.6=242(t)
10)每伏匝数
TV=N1/U1=242/380=0.637(t/v)
11)次级匝数
N2=1.035U2TV=1.035×790×0.637=520(t)
12)初级导线直径d1
13)次级导线直径d2
14)各绕组排列
初级分两个线包,每个线包用QZ-2.5漆包线绕121t,装配时串联;
次级也分两个线包,每个线包用QZ-2.1漆包线绕260t,装配时串联。
4个线包组装在铁心上的外形结构如图5所示。