漏磁變壓器的設(shè)計

摘要：根據(jù)漏磁變壓器實際工作情況，將等效電路和磁路分析相結(jié)合，分別對無磁分路和有磁分路的情況進行了探討，提出了負載特性對變壓器工作狀態(tài)的影響。關(guān)鍵詞：漏磁變壓器；原理；設(shè)計

1引言

漏磁變壓器用于負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。這一類負載表現(xiàn)為開始工作時阻抗較大，需要較高的瞬間電壓；而當穩(wěn)定工作時，負載阻抗較小，需將負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。當變壓器開始工作時，由于負載RL?XS，可知U2≈E2，漏抗壓降US很?。欢敺€(wěn)定工作后，負載RL下降，負載壓降下降，漏抗壓降US上升，趨于允許的限定值。

由漏磁變壓器的工作原理，可知漏抗的選擇是設(shè)計的重點。同時，負載性質(zhì)會對變壓器的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響；對于阻抗大小相同，性質(zhì)不同的負載，漏抗的選擇是不同的，需根據(jù)具體情況進行分析。

3無磁分路的漏磁變壓器設(shè)計

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為變壓器負載電流(A)。當變壓器長期工作時，I2H為額定負載電流；當變壓器斷續(xù)工作時，I2H=I2（2）

式中：I2為斷續(xù)工作時負載電流(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)；可套用標準鐵心，也可根據(jù)經(jīng)驗選擇尺寸。

3.3繞組匝數(shù)與線徑

1）匝數(shù)

設(shè)N1為初級繞組匝數(shù)，N2為次級繞組匝數(shù)，則N1=（3）N2=（4）

式中：U1為輸入電壓（V）；

B0為空載磁感應(yīng)強度（T）；

f為電源頻率（Hz）。

空載磁感應(yīng)強度B0的取值一般比飽和磁感應(yīng)強度低得多；因為漏感LS與繞組匝數(shù)的平方成正比，繞組匝數(shù)與空載磁感應(yīng)強度B0成反比，較低的空載磁感應(yīng)強度B0可獲得較高的漏抗。

圖1漏磁變壓器等效電路圖

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漏磁變壓器的設(shè)計

圖2E型變壓器外型

圖3C型變壓器外型

圖4有磁分路漏磁變壓器的磁路計算圖

2）線徑

設(shè)初級繞組線徑為d1，次級繞組線徑為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?shù)钠胀娫醋儔浩骺蛰d磁感應(yīng)強度為B01，電流密度為j1，漏磁變壓器的空載磁感應(yīng)強度為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漏抗計算漏感LS=10－8(H)（7）其中，lMCT=;hCT=

式中：δ為初、次級繞組之間的間隔距離（cm）；

A1，A2為初、次級繞組高度（cm）；

lM1，lM2為初、次級繞組平均匝長（cm）；

h1，h2為初、次級繞組厚度（cm）。

則漏抗XS=2πfLS（Ω）（8）

3.5負載電流核算I2H=(A)（9）

式中：E2為負載時變壓器次級感應(yīng)電壓（V）；

r2為變壓器次級直流銅阻（Ω）；

RL為變壓器穩(wěn)定負載電阻（Ω）；

XL為變壓器負載電抗（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，增大初級與次級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

4?1磁分路截面積的確定

1）初級磁通Φ1、次級磁通Φ2的確定

圖4為有磁分路的漏磁變壓器的磁路計算圖。Φ1=(Wb)（10）Φ2=(Wb)（11）

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)強度Bδ小于鐵芯飽和磁感應(yīng)強度為原則，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，因為磁阻Rm2、Rm3?Rδ，所以可認為降落在氣隙上的磁壓等于次級繞組的磁勢。則磁分路氣隙lδ可由下式確定lδ=(m)（13）

因為氣隙周圍漏磁的存在，實際lδ應(yīng)取稍大一些。

5結(jié)語

電源類產(chǎn)品設(shè)計是否合理，主要看電源和負載是否匹配；因此負載特性的準確測量是設(shè)計的關(guān)鍵。在以往的漏磁變壓器設(shè)計中，有些電路模型將負載簡單地由電阻代替，是很不合理的。應(yīng)測量出負載的特性曲線，找出工作點的參數(shù)，以此為依據(jù)，才能設(shè)計出較合理的產(chǎn)品。

參考文獻

[1]徐安武.電感器件設(shè)計與計算[M].四川科技出版社,1985.

[2]今朝.關(guān)于限流變壓器設(shè)計方法的論述[J].電子變壓器

技術(shù),1990（3）：5～8