漏磁變壓器的設(shè)計(jì)
摘要:根據(jù)漏磁變壓器實(shí)際工作情況,將等效電路和磁路分析相結(jié)合,分別對(duì)無磁分路和有磁分路的情況進(jìn)行了探討,提出了負(fù)載特性對(duì)變壓器工作狀態(tài)的影響。
關(guān)鍵詞:漏磁變壓器 原理 設(shè)計(jì)
1 引言
漏磁變壓器用于負(fù)載急劇變化而又要求逐步趨于穩(wěn)定狀態(tài)的電子設(shè)備中,如熒光燈電源、離子泵電源等設(shè)備。這一類負(fù)載表現(xiàn)為開始工作時(shí)阻抗較大,需要較高的瞬間電壓;而當(dāng)穩(wěn)定工作時(shí),負(fù)載阻抗較小,需將負(fù)載電流限制在允許值內(nèi),以使其能正常工作。
2 工作原理
漏磁變壓器的等效電路如圖1所示。當(dāng)變壓器開始工作時(shí),由于負(fù)載RLXS,可知U2≈E2,漏抗壓降US很??;而當(dāng)穩(wěn)定工作后,負(fù)載RL下降,負(fù)載壓降下降,漏抗壓降US上升,趨于允許的限定值。
圖1漏磁變壓器等效電路圖
由漏磁變壓器的工作原理,可知漏抗的選擇是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。同時(shí),負(fù)載性質(zhì)會(huì)對(duì)變壓器的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響;對(duì)于阻抗大小相同,性質(zhì)不同的負(fù)載,漏抗的選擇是不同的,需根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。
3 無磁分路的漏磁變壓器設(shè)計(jì)
3.1視在功率PH
PH=U20I2H(W)(1)
式中:U20為變壓器輸出空載電壓(V);
I2H為變壓器負(fù)載電流(A)。當(dāng)變壓器長期工作時(shí),I2H為額定負(fù)載電流;當(dāng)變壓器斷續(xù)工作時(shí),I2H=I2(2)
式中:I2為斷續(xù)工作時(shí)負(fù)載電流(A);
D為暫載率。
3.2鐵心尺寸選擇C型鐵心,鐵心截面積SC≈0.8(cm2);E型鐵心,鐵心截面積SC≈(cm2);可套用標(biāo)準(zhǔn)鐵心,也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇尺寸。
3.3繞組匝數(shù)與線徑
1)匝數(shù)
設(shè)N1為初級(jí)繞組匝數(shù),N2為次級(jí)繞組匝數(shù),則N1=(3)N2=(4)
式中:U1為輸入電壓(V);
B0為空載磁感應(yīng)強(qiáng)度(T);
f為電源頻率(Hz)。
空載磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的取值一般比飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度低得多;因?yàn)槁└蠰S與繞組匝數(shù)的平方成正比,繞組匝數(shù)與空載磁感應(yīng)強(qiáng)度B0成反比,較低的空載磁感應(yīng)強(qiáng)度B0可獲得較高的漏抗。
2)線徑
設(shè)初級(jí)繞組線徑為d1,次級(jí)繞組線徑為d2,則d1=1.13(cm)(5)d2=1.13(cm)(6)
式中:n為變壓器變比N1/N2;
j為電流密度(A/cm2)。如功率相當(dāng)?shù)钠胀娫醋儔浩骺蛰d磁感應(yīng)強(qiáng)度為B01,電流密度為j1,漏磁變壓器的空載磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,則漏磁變壓器的電流密度可按j=j1估算。
E型及C型變壓器的外型如圖2及圖3所示
3.4漏抗計(jì)算漏感LS=10-8(H)(7)其中,lMCT=;hCT=
式中:δ為初、次級(jí)繞組之間的間隔距離(cm);
A1,A2為初、次級(jí)繞組高度(cm);
lM1,lM2為初、次級(jí)繞組平均匝長(cm);
h1,h2為初、次級(jí)繞組厚度(cm)。
則漏抗XS=2πfLS(Ω)(8)
3.5負(fù)載電流核算I2H=(A)(9)
式中:E2為負(fù)載時(shí)變壓器次級(jí)感應(yīng)電壓(V);
r2為變壓器次級(jí)直流銅阻(Ω);
RL為變壓器穩(wěn)定負(fù)載電阻(Ω);
XL為變壓器負(fù)載電抗(Ω)。
3.6參數(shù)調(diào)整方法
1)結(jié)構(gòu)調(diào)整
降低繞組高度,增加繞組厚度,增大初級(jí)與次級(jí)繞組之間的間隔距離均能增大漏抗;反之,可減小漏抗。
2)圈數(shù)調(diào)整
增加圈數(shù)可增大漏抗;反之,可減小漏抗。
4 有磁分路的漏磁變壓器設(shè)計(jì)
4.1磁分路截面積的確定
1)初級(jí)磁通Φ1、次級(jí)磁通Φ2的確定
圖4為有磁分路的漏磁變壓器的磁路計(jì)算圖。Φ1=(Wb)(10)Φ2=(Wb)(11)
圖4有磁分路漏磁變壓器的磁路計(jì)算圖
2)磁分路截面積的確定
磁分路截面積的選擇以磁分路磁感應(yīng)強(qiáng)度Bδ小于鐵芯飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為原則,一般可取Bδ≈B0;截面積由下式確定Sδ=(m2)(12)
4.2磁分路氣隙的確定
在圖4中,因?yàn)榇抛鑂m2、Rm3Rδ,所以可認(rèn)為降落在氣隙上的磁壓等于次級(jí)繞組的磁勢。則磁分路氣隙lδ可由下式確定lδ=(m)(13)
因?yàn)闅庀吨車┐诺拇嬖冢瑢?shí)際lδ應(yīng)取稍大一些。
5 結(jié)語
電源類產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否合理,主要看電源和負(fù)載是否匹配;因此負(fù)載特性的準(zhǔn)確測量是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在以往的漏磁變壓器設(shè)計(jì)中,有些電路模型將負(fù)載簡單地由電阻代替,是很不合理的。應(yīng)測量出負(fù)載的特性曲線,找出工作點(diǎn)的參數(shù),以此為依據(jù),才能設(shè)計(jì)出較合理的產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn)
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