高频变压器测试要点
高頻變壓器測試要點
概述﹕
由于變壓器的種類及規格繁多﹐且又無法如其他電子元件一般導入全自動化生產﹐故必須仰賴大量的工人來從事生產與檢測﹐也因為人工的不可避免﹐因此變壓器的制作并無法像其他的元件一樣------只要有良好的生產設備自然可生產出高品質的產品。目前變壓器的制造商為應目前的高品質的市場需求﹐只好投入更大量的人力來作制程的規划與管制﹐同時也必須更新檢測設備﹐以求出廠的產品品質優良﹐減少客戶抱怨與增加訂單﹐進而創造更多的利潤。
至于變壓器的檢測需要何種測試設備呢?首先我們將先從變壓器的制作過程中開始探討。到底在制程中會有哪些個程序會有問題產生?而所產生的問題應該用何種方式與檢測儀器才可以將不良品完全剔除?下面我們將以一般的變壓器測試項目為主題來一一探討各項測試所著重的意義與制程中會發生的問題。
一﹑直流電阻測試(DC RESISTANCE):
直流電阻的測試主要用以檢測變壓器在制作過程中會發生的几
個項目﹕
銅線材質的好壞
銅線直徑是否正確
繞線的緊密度與張力
是否有斷線
焊錫點是否良好
A．銅線的材質
我們都了解當銅線的含銅量越高時則線材本身的電阻值越小﹐因此在相同線徑下如果其電阻值太高則表示其含銅量不足﹐相對的
在將來使用中會因銅損增加而變熱﹐對變壓器的壽命有直接的影響。因此我們必須控制線材的含銅量使其銅損在設計范圍內﹐才能保証變壓器在長時間使用下不會有不良的狀況發生。
B．線材的線徑
在同一長度銅線的電阻值與其截面積成反比﹐如果截面積改變﹐其電阻值也會隨之變化﹐因此檢測直流電阻值的另一個有效控制項目是控制其線材的線徑。
C．繞線的張力
變壓器制作時﹐其繞線的張力與其線包的松緊程度有絕對的關系。在使用較粗的線材繞制時﹐若張力太大(繞線太緊)則使線材總長度不足﹐導致直流電阻值變小﹐當使用較細的線材時﹐若線繞太緊﹐可能會因銅線被拉長而變細﹐導致直流電阻值加大。因此﹐當直流電阻值發生變化時﹐很有可能的不良原因之一是變壓器的繞線張力發生了變化。因張力太大所產生的問題﹕例如細線延伸導致漆包膜變薄或破裂等﹐因而影響到變壓器的品質與壽命。
D．多股并繞斷線
多股線并繞的方式為高頻變壓器為減少集膚效應﹐讓變壓器可以承受較大的電流所采取的措施。如果其中一股斷掉﹐其直流電阻值將會變大﹐相對的所承受的電流將分配到其他股線中﹐將使剩余的線材因承受較大的電流值而影響到變壓器的品質與壽命。
E．焊接點的品質
錫點焊接不良是所有電子產品的致命傷﹐當變壓器的接腳本身
焊錫性不佳﹐如氧化或冷
焊﹐使銅線與接腳焊接不完全﹐都會造成直流電阻值偏高造成其發熱點集中。一般人常會忽略接腳焊錫所產生的問題﹐制造時應特別注意。
二﹑電感測試﹕
電感測試主要在檢測變壓器的制程中﹕
鐵粉芯材質
鐵芯間的間距(GAP)
A．鐵粉芯材質
鐵粉芯為鐵粉材料經粉末冶金鑄造而成﹐不同的材質雖其外觀相同﹐但特性相差很大﹐最基本的參數為其『導磁系數』。如果尺寸相同﹑繞線相同﹐而其導磁系數不同時﹐所產生出來的變壓器之電感量必不相同。因此利用電感量的測量我們可以檢測導磁系數是否有變異﹐相對的也是確認材質是否有差異。
B．鐵粉芯之間距(GAP)
鐵粉芯變壓器為防止在工作中因鐵芯磁飽和而造成電感量偏移﹐必須在鐵芯間留有間隙。一般高頻變壓器在設計時都會考慮到諧振率問題﹐當電感量產生偏移﹐相對的其諧振頻率亦會跟隨產生飄移﹐而造成工作時的電壓與電流不正常﹐甚至嚴重時將整個應用線路上的功率晶體燒毀。因此檢查鐵芯的材質與鐵芯間的間隙是確保變壓器正常工作的重要條件之一。
三﹑漏電感的測試﹕
當鐵粉芯的材質與繞線固定時﹐測量漏電感主要在于檢測變壓器的內阻耦合系數。漏電感的測量系數將變壓器之次級線圈全部短路﹐在初級線圈測量其電感值﹐其測量線路如圖(一)a﹐而其以理想變壓器表示之等效電路如圖(一)b。其中﹕
Xi 為變壓器之初級串聯阻抗
Xp 為變壓器之初級并聯阻抗
T 為理想變壓器﹐其耦合系數為k﹐圈數比為n﹕1 Xs 為變壓器之初級串聯阻抗
Zs 為變壓器之次級短路后之元件阻抗(含開關及引
線﹑接觸等)
由圖(一)b可得變壓器初級之等效阻抗
由圖(一)c我們可藉由測量初級端之漏電感來確認Xi﹐Xs及k
的值是否有偏移。
而實際含義為
變壓器內阻﹕變壓器之內阻包括變壓器銅線阻抗﹑變
壓器之寄生電容等﹐因此藉由漏電感之測
試我們可以確定變壓器在繞線時其布線
沒有問題。
耦合系數﹕理想變壓器之耦合系數為1﹐但因此材質
等因素﹐實際上之耦合系數不可能為1﹐
再加上鐵芯安裝時往往無法使兩鐵芯完
全密合﹐因此耦合系數自然會降低。而當
變壓器之耦合系數降低時﹐其漏電感將隨
之變大(Xi會隨耦合系數變小而變大)。四﹑圈數比測試﹕
高頻變壓器由于其耦合較矽銅片變壓品良好﹐因而使用的圈數一般都較少。在一般電源部分(power)初級約使用60圈﹐次級則更少﹐且有很多次極端的應用線路設計時并不采用穩壓電路﹐而將次級端輸出電壓直接濾波整流后就使用。因為變壓器輸出電壓與圈數比成正比﹐因此在圈數不多的情況下﹐增加或減少一圈﹐已使輸出電壓超出了使用范圍。因此變壓器制造商必須確認圈數比無誤﹐才能確保將來在應用上能使電路工作正常。而影響圈數比的因素有下列几點﹐我們將一一討論﹕
圈數
布線鐵粉芯之間隙
耦合狀況
A ． 圈數﹕圈數的正確與否是影響圈數比最直接的因素﹐繞線圈數不對自然圈數比一定不正確﹐因而測量圈數比是確保繞線圈數正確的最佳方法。
B ．布線﹕因為圈數比的計
算公式 為n=
布線不同時其電感值會跟著改變﹐所以圈數比也會跟著變化。因此測量圈數比無誤時﹐我們可以確定其布線的差異不大。
C ．鐵粉芯之間隙很大的變壓器﹐由于繞線有上下層之分﹐所以相同的圈數所對應的電感值并不一定相同﹐因此圈數比也會跟著改變。所以檢測圈數比亦有確認鐵芯之間隙在一定的范圍內。
D ．耦合情況﹕其作用與鐵芯之間隙類似﹐耦合情況也會影響到圈數比值﹐故圈數比的檢測亦可檢知耦合的情況。
五﹑極性﹕
極性是線圈繞線的方向﹐當極性相反時﹐所輸出的電壓波形將相反。因此在設計變壓器時必須先定好繞線方向。若極性錯誤﹐則變壓器在工作時的特性將全部改變﹐將對所有的應用線路產生不良的影響。
六﹑層間短路﹕
變壓器發生層間短路的原因如下﹕
漆包線刮傷或脫漆
繞線上下層絕緣不良
以銅片做內部遮蔽(shielding)處理不當
A ．包線刮傷或脫漆﹕當使用漆包線刮傷或脫漆時﹐經加工繞線后﹐
線與線之間只以一狹小的間隙相隔﹐如此一來﹐在使用中變壓器將會因發熱而使線與線之間的間隙更小﹐并且兩銅線之間會有電壓差的產生﹐于是在有刮傷或脫漆的地方﹐會使線與線之間發生短路現象﹐層間短路將使整個變壓器燒毀﹐因此﹐層間短路測試是保証變壓器線與線之間不會有短路現象發生的最好的方法。
B．繞線上下層絕緣不良﹕當同一組繞線有繞超過層時﹐上下層之間的電位差將會很高。例如﹕線圈的每一圈電壓為10伏特﹐如果每一層繞線30圈﹐則上下層之間的電壓差最高可達到10*30*2=600伏特﹐如果漆包線之針孔正好在上下層之間發生﹑或漆包膜不良﹐則會有放電的現象發生﹐一般稱為電暈(CORONA)現象。當變壓器有電暈現象產生時﹐變壓器在長時間工作下將會使漆包線膜碳化﹐最后將破壞絕緣導致變壓器燒毀。而檢測變壓器內部是否會有電暈發生也是利用層間短路的方法來測試。
C．內包銅箔﹕當變壓器在防止電磁干擾(EMI)的要求下一般會使用內包銅箔的方法來處理。由于銅片非常銳利或作業的上的問題而造成銅片在繞上后與繞線短路或銅片本身短路﹐而造成層間短路的不良現象。
七﹑耐壓絕緣測試﹕
一般變壓器使用在電源端必須合于安規之要求﹐變壓器在制作過程中環境﹑材質與作業疏忽都可能造成耐壓或絕緣不良。因為耐壓與絕緣是安規所必須要求的測試項目﹐所以必須通過本項測試。
EE型变压器参数及高频变压器计算Word版
我们知道，与一般的电流电压测量不同，磁场强度和磁感应强度的测量都是间接测量。磁场强度通过测量励磁电流后计算得到，磁感应强度是通过测量感应磁通后计算得到，参与计算的样品有效参数Le和Ae将直接与测量结果相关。 磁场强度的计算公式：H = N xI / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ / (N xAe) 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 根据样品尺寸计算样品的有效参数Le和Ae，在不同的行业中，计算方法往往不统一，这可能使测试结果缺乏可比性。 在SMTest软磁测量软件中，样品有效参数的计算依照行业标准SJ/T10281。下面以环形样品为例，讲述样品有效磁路长度Le和有效截面积Ae的计算方法。 第一种情况：指定叠片系数Sx，指定样品的外径A、内径B和高度C。 根据SJ/T10281标准，先计算样品的磁芯常数C1和C2，然后根据磁芯常数计算Le和 Ae，这是严格按照标准执行的计算方法。
第二种情况：指定材料密度De和样品质量W，指定样品的外径A、内径B和高度C。 根据SJ/T10281标准，先计算样品的磁芯常数C1和C2，然后根据磁芯常数计算Le和 Ae，并可推算叠片系数Sx，这是另外一种计算方法，与标准有点差别，但计算结果与标准比较接近。 第三种情况：指定材料密度De和样品质量W，指定样品的外径A和内径B，不指定样品的高度。 不按SJ/T10281标准求磁芯常数，而是按平常的数学公式来求Le和Ae。这种计算方法与标准相差较大，只有环形样品才有这种计算方法。
高频变压器的设计
高频变压器的设计 高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。 高频变压器的设计通常采用两种方法[3]：第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有效截面积Ae的乘积AP（AP=AW×Ae，称磁芯面积乘积），根据AP值，查表找出所需磁性材料之编号；第二种是先求出几何参数，查表找出磁芯编号，再进行设计。 注意： 1）设计中，在最大输出功率时，磁芯中的磁感应强度不应达到饱和，以免在大信号时产生失真。 2）在瞬变过程中，高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡，使损耗增加，严重时会造成开关管损坏。同时，输出绕组匝数多，层数多时，应考虑分布电容的影响，降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的，应根据不同的工作要求，保证合适的电容和电感。 单片开关电源高频变压器的设计要点 高频变压器是单片开关电源的核心部件，鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性，为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法，可供高频变压器设计人员参考。 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994～2001年，国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多种系列的单片开关电源产品，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。 高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件，单片开关电源中高频变压器性能的优劣，不仅对电源效率有较大的影响，而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性（EMC）。为此，一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。 高频变压器的直流损耗是由线圈的铜损耗造成的。为提高效率，应尽量选择较粗的导线，并取电流密度J=4～10A／mm2。 高频变压器的交流损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从表面流过，这会使导线的有效流通面积减小，并使导线的交流等效阻抗远高于铜电阻。高频电流对导体的穿透能力与开关频率的平方根成反比，为减小交流铜阻抗，导线半径不得超过高频电流可达深度的2倍。可供选用的导线线径与开关频率的关系曲线如图1所示。举例说明，当f=100kHz时，导线直径理论上可取φ0.4mm。但为了减小趋肤效应，实际可用更细的导线多股并绕，而不用一根粗导线绕制。 在设计高频变压器时必须把漏感减至最小。因为漏感愈大，产生的尖峰电压幅度愈高，漏极钳位电路的损耗就愈大，这必然导致电源效率降低。对于一个符合绝缘及安全性标准的高频变压器，其漏感量应为次级开路时初级电感量的1％～3％。要想达到1％以下的指标，在制造工艺上将难于实现。减小漏感时可采取以下措施：o减小初级绕组的匝数NP； o增大绕组的宽度（例如选EE型磁芯，以增加骨架宽度b）；
高频变压器的计算
高频变压器参数计算 2009-08-28 11:26 一．电磁学计算公式推导： 1．磁通量与磁通密度相关公式： Ф = B * S⑴ Ф ----- 磁通(韦伯) B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯 S ----- 磁路的截面积(平方米) B = H * μ⑵ μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲) H ----- 磁场强度(伏特每米) H = I*N / l⑶ I ----- 电流强度(安培) N ----- 线圈匝数(圈T) l ----- 磁路长路(米) 2．电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式： EL =⊿Ф / ⊿t * N⑷ EL = ⊿i / ⊿t * L⑸ ⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯) ⊿i ----- 电流变化量(安培) ⊿t ----- 时间变化量(秒) N ----- 线圈匝数(圈T) L ------- 电感的电感量(亨) 由上面两个公式可以推出下面的公式： ⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得： N = ⊿i * L/⊿Ф 再由Ф = B * S 可得下式: N = ⊿i * L / ( B * S )⑹ 且由⑸式直接变形可得： ⊿i = EL * ⊿t / L⑺ 联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式: L =(μ* S )/ l * N2⑻ 这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3．电感中能量与电流的关系： QL = 1/2 * I2 * L⑼ QL -------- 电感中储存的能量(焦耳) I -------- 电感中的电流(安培) L ------- 电感的电感量(亨) 4．根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数
变压器的基本知识及测量方法
变压器的基本知识及测量方法 一、简介：变压器是借助于电磁感应，在绕组之间交换交流电压或电流的一种电气设备。从电厂发出的电能，要经过很长的输电线路输送给远方的用户，为了减少输电线路上的电能损耗，必须采用高压或超高压输送。而目前一般发电厂发出的电压，由于受到绝缘水平的限制，电压不能太高，这就要经过变压器将电厂发出的电压进行升高送到电力网。这种变压器统称升压变压器。对各用户来说，各种电气设备所要求的电压又不太高，也要经过变压器，将电力系统的高电压变成符合用户各种电气设备要求的额定电压。作为这种用途的变压器统称降压变压器。电力变压器是电力系统中，用以改变电压的主要电气设备 二、变压器的分类 变压器有不同的使用条件、安装环境，有不同的电压等级和容量级别，有不同的结构形式和冷却方式，所以应按不同原则进行分类。 分类方式 名称 备注 按容量 中小型变压器 35KV及以下，容量630~6300KVA 大型变压器 110KV及以下，容量8000~63000KVA 特大型变压器 220KV及以上，容量3150及以上 按用途 电力变压器 升压、降压、配电、联络、专用变压器 仪用变压器 电压、电流互感器 电炉变压器 试验变压器 整流变压器 调压变压器 矿用变压器 其他变压器 按相数分为 三相 单相 按铁心结构
心式变压器 壳式变压器 按调压方式 无载调压 有载调压 按铁心型式 叠片式 卷铁心 按冷却方式 油浸自冷 油浸风冷 油浸水冷 干式空气自冷 干式空气风冷 干式浇注绝缘 按绕组数量 双绕组 三绕组 按绕组耦合方式 普通变 自耦变 三、结构 1.铁心 普通变压器硅钢片叠成，变压器的铁芯由硅钢带绕制而成。铁芯是完成电能---磁能---电能转换的主体。 2.绕组(俗称线圈)
变压器计算公式
变压器计算公式已知容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。 口诀b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。 这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明： （1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数”显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化， 省去了容量除以千伏数，商数再乘系数。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。
高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 （2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 （3）口诀c 中系数是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为，效率不，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 （4）运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，先用电动机配接电压数去除、商数2去乘容量（kW）数。若遇容量较大的6kV电动机，容量kW 数又恰是6kV数的倍数，则容量除以千伏数，商数乘以系数。 （5）误差。由口诀c 中系数是取电动机功率因数为、效率为而算得，这样计算不同功率因数、效率的电动机额定电流就存在误差。由口诀c 推导出的5个专用口诀，容量（kW）与电流（A）的倍数，则是各电压等级（kV）数除去系数的商。专用口诀简便易心算，但应注意其误差会增大。一般千瓦数较大的，算得的电流比铭牌上的略大些；而千瓦数较小的，算得的电流则比铭牌上的略小些。对此，在计算电流时，当电流达十多安或几十安时，则不必算到小数点以后。可以四舍而五不入，只取整数，这样既简单又不影响实用。对于较小的电流也只要算到一位小数即可。 *测知电流求容量 测知无铭牌电动机的空载电流，估算其额定容量 口诀： 无牌电机的容量，测得空载电流值， 乘十除以八求算，近靠等级千瓦数。 说明：口诀是对无铭牌的三相异步电动机，不知其容量千瓦数是多少，可按通过测量电动机空载电流值，估算电动机容量千瓦数的方法。 测知电力变压器二次侧电流，求算其所载负荷容量 口诀： 已知配变二次压，测得电流求千瓦。 电压等级四百伏，一安零点六千瓦。
高频变压器计算步骤精编版
高频变压器计算 (CCM模式) 反激式DC/DC变换电路 电路基本参数: Vo1=15V Io1=0.4A Vo2=-10V Io2=0.4A Vs=15V(范围10V~20V) Po=10W 设定参数: 1.电路工作频率(根据UC3843的特性,初步确定为50KHz),电路效率为G=75% 2.反激式变换器的工作模式CCM 3.占空比确定(Dmax=0.4) 4.磁芯选型(EE型) 设计步骤 (1)选择磁芯大小 Pin=Po/G=10/0.75=13.3W(查表),选择EE19磁芯 (2)计算导通时间 Dmax=0.4,工作频率fs=50KHz ton=8us (3)选择工作时的磁通密度 根据所选择的磁芯EE19(PC40材料)Ae=22mm2,Bmax=0.22T (4)计算原边匝数 Np=(Vs*ton)/(Bmax*Ae)=(10*8)/(0.22*22)=16.52,取整16 (5)计算副边绕组 以输出电压为15V为例进行计算,设整流二极管及绕组的压降为1V 15+1=16V 原边绕组每匝伏数=Vs/Np=10/16=0.625V/匝 副边绕组匝数Ns1=16/0.625=25.6,取整26 (6)计算选定匝数下的占空比;辅助输出绕组匝数 新的每匝的反激电压为:16/26=0.615V ton=(Ts*0.615)/(0.625+0.615)=9.92us 占空比D=9.92/20=0.496 对于10V直流输出,考虑绕组及二极管压降1V后为11V Ns2=11/0.615=17.88,取整17 (7)初级电感,气隙的计算 在周期Ts内的平均输入电流Is=Pin/Vs=13.3/10=1.33A 导通时间内相应的平均值为Iave=(Is*Ts)/ton=1.33*20/9.92=2.68A 开关管导通前的电流值Ip1=Iave/2=2.68/2=1.34A 开关管关闭前的电流值Ip2=3Ip1=1.34*3=4.02A 初级电感量Lp=Vs*&t/&i=10*9.92/2.68=37.01uH 气隙长度Lg=(u0*Np^2*Ae)/Lp=0.19mm
高频变压的设计方法
高频链中高频变压器的分析与设计 文章作者：四川成都西南交通大学龙海峰郭世明江苏南京国电南京自动化股份有限公司呙道静 文章类型：设计应用文章加入时间：2004年9月6日14:54 文章出处：电源技术应用 摘要：高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器，大大减小了逆变器的体 积和重量。在高频链的硬件电路设计中，高频变压器是重要的一环。叙述了高频变压器的设计过程。 实验结果证明该设计满足要求。 关键词：高频链；高频变压器；逆变器 引言 MESPELAGE于1977年提出了高频链逆变技术的新概念[1]。高频链逆变技术与常规的逆变技术最 大的不同，在于利用高频变压器实现了输入与输出的电气隔离，减小了变压器的体积和重量。近年来， 高频链技术引起人们越来越多的兴趣。 1 概述 图1是传统的逆变器框图。其缺点是采用了笨重庞大的工频变压器和滤波电感，导致效率低，噪 音大，可靠性差。另外，谐波含量大，波形畸变严重，与要求的优质正弦波相差甚远。
图2所示为电压源高频链逆变器的框图，该方案是当今研究的最先进方案[2]，也是本文中采用的方案。采用此方案有其一系列的优点，诸如，以小型的高频变压器替代工频变压器；只有两级功率变换；正弦波质量高；控制灵活等。高频变压器是高频链的核心部件，肩负着隔离和传输功率的重任，其性能好坏直接决定逆变器的性能好坏。不合格的变压器温升高，效率低，漏感严重，输出波形畸变大，直接影响电路的稳定性和可靠性，甚至损坏开关器件，导致实验失败。 2 高频变压器的设计 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。各种磁芯物理性能及价格比如表1所列。铁氧体材料是复合氧化物烧结体，电阻率很高，适合高频下使用，但Bs值比较小，常使用在开关电源中。本文采用的就是铁氧体材料。 表1 各种磁芯特性比较表
基于常见变压器容量测试的方法概述
基于常见变压器容量测试的方法概述 电能是一种商品，在市场经济条件下，国家有关文件规定：居民生活、农业生产用电，实行单一制电度电价；工商业及其他用户中受电变压器容量在100kV A 或用电设备装接容量为100kW及以上的用户，实行两部制电价，即基本电价和电度电价。在两部制电价中，基本电价是由变压器的容量大小决定的。但其现有的一些变压器容量测试方法得出常规变压器容量的检测方法是各种不同的，文章对其进行综合讨论。 标签：变压器；容量；测试 1 概述 从变压器的整体构造来讲，其主要构成部件有：变压器高压侧绕组、变压器低压侧绕组及铁芯。由于绕组的选择、铁芯构成以及制造手段的差异，会使各种变压器之间存在差异。就算是同一台变压器，由于使用的条件不同，其也会产生不一样的参数，变压器基本参数：I0、P0、Uk、Pk。其数值大小是由变压器的制造技术、使用材料、工作效率、运行方式、电力系统稳定性、电能质量等决定的。油浸式变压器和干式变压器的基本参数在变压器国家标准GBT6451-1999和GBT10228-1997中都规定了相应的标准。主要有以下几个参数： （1）空载电流I0 当变压器低压侧绕组开路，高压侧加上UN时，在高压侧绕组中的电流大小即空载电流。习惯用其绕组的额定电流百分数表示。 （2）空载损耗P0 变压器的空载损耗主要是铁芯损耗，当变压器一侧绕组开路，另一侧加上50Hz的UN时，变压器吸收的有功功率。由变压器原理：E1=KfBm，K是比例常数，E1是原边感应电动势。可得到铁耗： （3）短路电压Uk 变压器短路电压又称为阻抗电压。即将变压器二次侧绕组短接，在一次侧绕组加上50Hz的电压直到二次侧绕组中的电流达到额定值，此时以一侧所加的电压。 （4）短路损耗PK 变压器的短路损耗主要是铜耗PCU，当变压器一次侧绕组短路，二次侧绕组流过IN时变压器消耗的有功功率。PCU为直流电阻损耗，表示为：
电力变压器部放电测试方法
电力变压器局部放电试验方法 一、电力变压器 通常有两种试验方法 一种是如图（1）所示的接法，它主要用于试验绕组间的绝缘。为提高测试灵敏度，耦合电容Ck 应比被试变压器初、次级间电容大得多。这种试验不是用于检查各个绕组，每个绕组的两端就可连接在一起，铁芯和外壳应和低压绕组一起牢固接地。 图（2）的电路可对变压器进行自激励试验，高压套管上的轴头与高压端的电容可以作为耦合电前现时简化试验电路，输入单元初级A-B 接在套管抽头与接地法蓝之间。不过，需排除高压管本身放电的可能性。如无套管抽头可用，则仍需外接耦合电容Ck 。 图（1）测试变压器初、次级间绝缘的试验电路 图（2）自激励条件下变压器局部放电试验电路 输入单元 至放大器 至定标 至放大器 至定标
IEC76-3（1980）规定校正方波发生器的前沿小于0.1μs，注入电容Cq为50pf。校正方波发生器经匹配电缆将匹配接线盒放在尽量靠近测量的高压端上经Cq注入。 对于试验时的加压时间程序，IEC的规定见图（3） 5 秒 5分30 秒 U2 图（3）变压器试验的加压时间程序 其中线和中性端间试验电压用Um/3表示如下： U1=3Um/3= Um U2=1.5Um/3 = Um此时规定放电量q=500pc =1.3Um/3此时规定放电量q=300pc 变电器局部放电测试中应注意以下一些问题： 1）IEC规定视在电荷（或放电量）主要根据最高的稳定状态的重复脉冲读出。偶然的高脉冲可不予理会。 2）对不同线端的测量通道都要各自进行校正。 3）背景噪音电平应低于规定的允许放电量q的一半。 4）对高大的变压器测试时，方波发生器应通过有电阻匹配的同轴电缆，并将Cq靠近试品线端用JEE-1时应将线盒靠近试品测量端，可减小测量误差。 5）变压器绕组是具有分布参数的试品，和旋转电机一样。变压器绕组中产生的局部放电脉冲波先是在检测端出现直达波，然后传输波一面传输一面到达。α大的饼式绕组和α小的园筒式绕组的起始电位
开关电源-高频-变压器计算设计
要制造好高频变压器要注意两点： 一是每个绕组要选用多股细铜线并在一同绕,不要选用单根粗铜线,简略地说便是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的实习是越挨近导线中轴电流越弱,越挨近导线表面电流越强。选用多股细铜线并在一同绕,实习便是为了增大导线的表面积,然后更有效地运用导线。 二是高频逆变器中高频变压器最好选用分层、分段绕制法,这种绕法首要目的是削减高频漏感和降低分布电容。 1、次级绕组：初级绕组绕完，要加绕(3~5 层绝缘垫衬再绕制次级绕组。这样可减小初级绕组和次级绕组之间分布电容的电容量，也增大了初级和次级之间的绝缘强度，契合绝缘耐压的需求。减小变压器初级和次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。若是开关电源的次级有多路输出，而且输出之间是不共地的为了减小漏感，让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。 若是这个次级绕组只要相对较少几匝，则为了改善耦合状况，仍是应当设法将它布满完好的一层，如能够选用多根导线并联的方法，有助于改善次级绕组的填充系数。其他次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。当开关电源多路输出选用共地技能时，处置方法简略一些。次级能够选用变压器抽头方式输出，次级绕组间不需要采用绝缘阻隔，从而使变压器的绕制愈加紧凑，变压器的磁耦合得到加强，能够改善轻载时的稳压功能。 2、初级绕组：初级绕组应放在最里层，这样可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短，从而使整个绕组的用线为最少，这有效地减小了初级绕组自身的分布电容。通常状况下，变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组，可使变压器的漏感为最小。初级绕组放在最里边，使初级绕组得到其他绕组的屏蔽，有助于减小变压器初级绕组和附近器材之间电磁噪声的相互耦合。初级绕组放在最里边，使初级绕组的开始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端，可削减变压器初级对开关电源其他有些电磁打扰的耦合。 3、偏压绕组：偏压绕组绕在初级和次级之间，仍是绕在最外层，和开关电源的调整是依据次级电压仍是初级电压进行有关。若是电压调整是依据次级来进行的则偏压绕组应放在初级和次级之间，这样有助于削减电源发生的传导打扰发射。若是电压调整是依据初级来进行的则偏压绕组应绕在变压器的最外层，这可使偏压绕组和次级绕组之间坚持最大的耦合，而与初级绕组之间的耦合减至最小。 初级偏压绕组最佳能布满完好的一层，若是偏压绕组的匝数很少，则能够采用加粗偏压绕组的线径，或许用多根导线并联绕制，改善偏压绕组的填充状况。这一改善方法实际上也改善了选用次级电压来调理电源的屏蔽才干，相同也改善了选用初级电压来调理电源时，次级绕组对偏压绕组的耦合状况。 高频变压器匝数如何计算？很多设计高频变压器的人都会有对于匝数的计算问题，那么我们应该
变压器容量及空负载测试仪
变压器容量及空负载测试仪 一、概述 我国电力系统实行两部制电价：除了收取计量装置所计量的费用外，还要根据变压器容量收取基本电费；对于较大用户在投运变压器时还要一次性交纳增容费。随着电力行业的发展，用电量的增大，自有变压器和私人承包变压器已渐渐占据了配变中相当的份额，随之而来的就是个人为了达到少交费、多用电的目的而采取的各种弄虚作假的手段（主要是改、换变压器铭牌）；电力部门苦于没有有效的监管手段，有些用户年偷窃电费金额相当惊人。 变压器容量及空负载测试仪，是我公司专门针对不良电力用户偷逃基本电费、私自增容问题而研发设计的新型仪器，用于变压器容量、空载、负载等特性参数测量的高精密仪器。本仪器为多功能测量仪器，相当于两种测试仪器：即变压器容量测试仪及变压器特性参数测试仪。可对多种变压器的容量、型式、空载电流、空载损耗、短路（负载）损耗、阻抗电压等一系列工频参数进行精密的测量。 该仪器具有体积小、重量轻、测量准确度高、稳定性好、操作简单等诸多优点。完全可以取代以往利用多表法测量变压器损耗和容量的方法，接线更简单，测试、记录更方便，使您的工作效率得到了大幅度的提升。
二、功能特性 1、可精确测量各种配电变压器的容量，方便、准确。 2、可测量变压器的空载电流、空载损耗、短路电压、短路（负载）损 耗。 3、仪器内部自动进行量程切换，允许测量电压、电流范围宽，接线简 单。 4、测试三相变压器的空载、负载时，仪器能自动判断接线是否正确， 并显示三相电压、电流的向量图。 5、单机可以完成1000KVA以下的配电变压器全电流下的负载实验的 测量；在三分之一额定电流下可完成3150KVA以下的配电变压器的负载试验的测量（在三分之一的额定电流下，仪器可换算到额定电流下的负载损耗参数）。 6、所有测试结果均自动进行校正。仪器可自动进行诸如：波形校正、 温度校正、非额定电压校正、非额定电流校正等多种校正，使测试结果准确度更高。 7、320×240大屏幕、高亮度的液晶显示，全汉字菜单及操作提示实 现友好的人机对话，触摸按键使操作更简便，宽温液晶带亮度调节，可适应冬夏各季。 8、仪器可以由用户预设40组被试品参数，而且这些参数可以根据需 要随时删除和增加，使用非常方便。 9、自带实时电子钟，自动记录试验的日期、时间利于实验结果的保存、
变压器容量选择算步骤
变压器容量选择计算步骤 当我们提到变压器容量的时候，很多人不知道变压器容量计算公式是什么。那么变压器容量怎么计算呢?下面就跟电工学习网一起来看看吧。 一、变压器容量计算公式 1、计算负载的每相最大功率 将A相、B相、C相每相负载功率独立相加，如A相负载总功率10KW，B相负载总功率9KW，C相负载总功率11KW，取最大值11KW。(注：单相每台设备的功率按照铭牌上面的最大值计算，三相设备功率除以3，等于这台设备的每相功率。) 例如：C相负载总功率=(电脑300WX10台)+(空调2KWX4台)=11KW
2、计算三相总功率 11KWX3相=33KW(变压器三相总功率) 三相总功率/0.8，这是最重要的步骤，目前市场上销售的变压器90%以上功率因素只有0.8，所以需要除以0.8的功率因素。 33KW/0.8=41.25KW(变压器总功率) 变压器总功率/0.85，根据《电力工程设计手册》，变压器容量应根据计算负荷选择，对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般取85%左右。 41.25KW/0.85=48.529KW(需要购买的变压器功率)，那么在购买时选择50KVA的变压器就可以了。
二、关于变压器容量计算的一些问题 1、变压器的额定容量，应该是变压器在规定的使用条件下，能够保证变压器正常运行的最大载荷视在功率; 2、这个视在功率就是变压器的输出功率，也是变压器能带最大负载的视在功率; 3、变压器额定运行时，变压器的输出视在功率等于额定容量; 4、变压器额定运行时，变压器的输入视在功率大于额定容量;
5、由于变压器的效率很高，一般认为变压器额定运行时，变压器的输入视在功率等于额定容量，由此进行的运算及结果也是基本准确的; 6、所以在使用变压器时，你只要观察变压器输出的电流、电压、功率因数及其视在功率等于或小于额定容量就是安全的(使用条件满足时); 7、有人认为变压器有损耗，必须在额定容量90%以下运行是错误的! 8、变压器在设计选用容量时，根据计算负荷要乘以安全系数是对的。
变压器测试方法-网上测试方法
中周变压器的检测 A 将万用表拨至R×1挡，按照中周变压器的各绕组引脚排列规律，逐一检查各绕组的通断情况，进而判断其是否正常。 B 检测绝缘性能 将万用表置于R×10k挡，做如下几种状态测试： (1)初级绕组与次级绕组之间的电阻值； (2)初级绕组与外壳之间的电阻值； (3)次级绕组与外壳之间的电阻值。 上述测试结果分出现三种情况： (1)阻值为无穷大：正常； (2)阻值为零：有短路性故障； (3)阻值小于无穷大，但大于零：有漏电性故障。 3 电源变压器的检测和经验 其容易出的毛病主要为内部短路。这时可通过万用表检查电源电压来判定其是否正常，若行输出变压器绝缘性能下降或有匝间局部短路现象时，将使得行扫描电流激增，开关电源输出电压下降。因此，可通过测量电源电压来判断行输出变压器是否短路。 A 通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显异常现象。如线圈引线是否断裂，脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁心紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线圈是否有外露等。 B 绝缘性测试。用万用表R×10k挡分别测量铁心与初级，初级与各次级、铁心与各次级、静电屏蔽层与衩次级、次级各绕组间的电阻值，万用表指针均应指在无穷大位置不动。否则，说明变压器绝缘性能不良。 C 线圈通断的检测。将万用表置于R×1挡，测试中，若某个绕组的电阻值为无穷大，则说明此绕组有断路性故障。 D 判别初、次级线圈。电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的，并且初级绕组多标有220V字样，次级绕组则标出额定电压值，如15V、24V、35V等。再根据这些标记进行识别。 E 空载电流的检测。 (a) 直接测量法。将次级所有绕组全部开路，把万用表置于交流电流挡(500mA，串入初级绕组。当初级绕组的插头插入220V交流市电时，万用表所指示的便是空载电流值。此值不应大于变压器满载电流的10％～20％。一般常见电子设备电源变压器的正常空载电流应在100mA左右。如果超出太多，则说明变压器有短路性故障。 (b) 间接测量法。在变压器的初级绕组中串联一个10/5W的电阻，次级仍全部空载。把万用表拨至交流电压挡。加电后，用两表笔测出电阻R两端的电压降U，然后用欧姆定律算出空载电流I空，即I空=U/R。 F 空载电压的检测。将电源变压器的初级接220V市电，用万用表交流电压接依次测出各绕组的空载电压值(U21、U22、U23、U24)应符合要求值，允许误差范围一般为：高压绕组≤±10％，低压绕组≤±5％，带中心抽头的两组对称绕组的电压差应≤±2％。 G 一般小功率电源变压器允许温升为40℃～50℃，如果所用绝缘材料质量较好，允许温升还可提高。
如何选择变压器：容量计算方法
电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠与经济有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中一个主要问题。 如何选择变压器？ 选用配电变压器时，如果把容量选择过大，就会形成“大马拉小车”的现象。不仅增加了设备投资，而且还会使变压器长期处于空载状态，使无功损失增加。 如果变压器容量选择过小，将会使变压器长期处与过负荷状态。易烧毁变压器。依据“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。 配电变压器的负载率在0.5～0.6之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。 对于仅向排灌等动力负载供电的专用变压器，一般可按异步电动机铭牌功率的1.2倍选用变压器的容量。 一般电动机的启动电流是额定电流的4~7倍，变压器应能承受住这种冲击，直接启动的电动机中最大的一台的容量，一般不应超过变压器容量的30%左右。 应当指出的是：排灌专用变压器一般不应接入其他负荷，以便在非排灌期及时停运，减少电能损失。 对于供电照明、农副业产品加工等综合用电变压器容量的选择，要考虑用电设备的同时功率，可按实际可能出现的最大负荷的1.25倍选用变压器的容量。 根据农村电网用户分散、负荷密度小、负荷季节性和间隙性强等特点，可采用调容量变压器。调容量变压器是一种可以根据负荷大小进行无负荷调整容量的变压器，它适宜于负荷季节性变化明显的地点使用。 对于变电所或用电负荷较大的工矿企业，一般采用母子变压器供电方式，其中一台（母变压器）按最大负荷配置，另一台（子变压器）按低负荷状态选择，就可以大大提高配电变压器利用率，降低配电变压器的空载损耗。 针对农村中某些配变一年中除了少量高峰用电负荷外，长时间处于低负荷运行状态实际情况，对有条件的用户，也可采用母子变或变压器并列运行的供电方式。在负荷变化较大时，根据电能损耗最低的原则，投入不同容量的变压器。 变压器的容量是个功率单位（视在功率），用A V（伏安）或KV A（千伏安）表示。 它是交流电压和交流电流有效值的乘积，计算公式S=UI。变压器额定容量的大小会在其的铭牌上标明。
变压器容量测试仪使用说明
变压器容量测试仪使用说明 变压器容量测试仪有源容量与无源损耗使用方法及接线方式 以下将分为二部分来介绍：有源容量负载损耗、无源损耗测量部分。 （一）．变压器容量测试仪有源变压器容量、负载损耗测量 1．基本概念 有源容量试验：通过一些必要的数据来确定某个变压器的实际容量值；从而检查出被试变压器铭牌容量是否真实。 2、测试方法 容量测试仪配有三把测试钳（黄、绿、红），每只钳子分别引出两根测试线，一根粗线、一根细线，粗线接到仪器面板上容量测试端子对应颜色的电流端子（Ia、Ib、Ic），细线接到仪器面板上容量测试端子对应颜色的电压端子（Ua、Ub、Uc），将钳头按颜色分别夹在被试变压器的高压侧各相接线柱上，变压器的低压侧要用专用短接线良好短接。如图十九所示：变压器器容量测试仪接线图 图十九 接好线后，在主界面选择容量测试项目，此时进入容量参数设置屏，按下列操作步骤进行设置： 1、设定当前温度，通过上下键将手型指针指到‘当前温度’选项，用左右键调节温度数值，要求尽量准确，最好以温度计的示值为准。 2、设置高压侧额定电压，通过上下键将手型指针指到‘高额定电压’选项，用左右键调节高额定电压档，例如被测变压器是10KV/400V的配变，则将本项设置为10KV 3、设置变压器类型，通过上下键将手型指针指到‘变压器类型’选项，用左右键调节该选项，使之与铭牌相符。 4、设置分接档位，通过上下键将手型指针指到‘分接档位’选项，用左右键调节该选项，通常将分接打到2分接位置，如遇被测变压器分接在其他位置，则将该选项设置到正确位置。 5、通过上下键将手型指针指到‘被试品编号’选项，用左右键调节该选项为某个编号值。 6、按开始键进行测试，结果自动保留在液晶上 7、选择‘保存’可将结果保存到内部存储器中，如不需保存，则不选此项。 8、选择‘打印’可将测试结果打印出来。 有源负载试验的接线方法与容量测试完全相同，操作也同样简单，值得注意的是，有源负载试验的参数设置是用主界面中的第三项‘参数设置’，一定要正确设置。 （二）．变压器容量测试仪外接电源变压器损耗测量部分 1．基本概念 空载试验：从变压器的某一绕组（一般从二次低压侧）施加正弦波额定频率的额定电压，其余绕组开路，测量空载电流和空载损耗。如果试验条件有限，电源电压达不到额定电压，可在非额定电压条件下试验，这种试验方法误差较大，一般只用于检查变压器有无故障，只有试验电压达到额定电压的80%以上才可用来测试空载损耗。 短路试验：将变压器低压大电流侧人工短联接，从电压高的一侧线圈的额定分接头处通入额定频率的试验电压，使绕组中电流达到额定值，然后测量输入功率和施加的电压（即短路损耗和短路电压）以及电流值。 2．测试方法 根据不同的测试项目以下分别进行介绍：
变压器损耗计算公式
1、变压器损耗计算公式 （1）有功损耗：ΔP＝P0＋KTβ2PK-------（1） （2）无功损耗：ΔQ＝Q0＋KTβ2QK-------（2） （3）综合功率损耗：ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ----（3） Q0≈I0％SN，QK≈UK％SN 式中：Q0——空载无功损耗（kvar） P0——空载损耗（kW） PK——额定负载损耗（kW） SN——变压器额定容量（kVA） I0％——变压器空载电流百分比。 UK％——短路电压百分比 β——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率（kvar） KQ——无功经济当量（kW／kvar） 上式计算时各参数的选择条件： （1）取KT＝1.05； （2）对城市电网和工业企业电网的6kV～10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量 KQ＝0．1kW／kvar； （3）变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝20％；对于工业企业，实行三班制， 可取β＝75％； （4）变压器运行小时数T＝8760h，最大负载损耗小时数：t＝5500h； （5）变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0％、UK％，见产品资料所示。 2、变压器损耗的特征 P0——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗； 磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 PC——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）。 负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗ΔP=P0 PC 变压器的损耗比=PC/P0 变压器的效率=PZ/（PZ ΔP），以百分比表示；其中PZ为变压器二次侧输出功率。 3、变压器节能技术推广 1）推广使用低损耗变压器； （1）铁芯损耗的控制 变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，主要是因交变的磁力线通过铁芯产生
变压器容量及其阻抗电压关系
1 引言 变压器的额定容量与其对应的阻抗电压在GB1094.1、 GB1094.5和GB6451等有相关的要求，是一个强制性标准。变压器厂家在变压器出厂时测得的阻抗电压值均在国标容许的偏差内。 国内大多数城市对用户的供电方式都是采用10KV电源到用户端，通过10KV变压器（配变）变低电压为380V（ 220V）给用户负荷供电的。所以，每个城市变压器数量最多的也就是这些配变。在某城市给这些配变做负载试验时，发现当中一小部分变压器的阻抗电压值的偏差超出容许的范围（配变的容许偏差≤±10％），特别是一些地处较偏僻的中小企业用户的变压器。 进行数据分析时发现所测得的阻抗电压值多数是偏小，这并非偶然，通过进一步的试验，发现变压器铭牌上的额定容量和变压器的实际容量有出入，而且大多是小一个等级。如铭牌上容量是400KVA的变压器，实际容量是500KVA，负载试验时，是把400KVA作为已知量输入测试仪，而此变压器的实际容量却是500KVA，这样就造成所测的阻抗电压值偏小，如果不是进行负载试验的话，这种情况是很难发现的（配变在交接试验是不要求做负载试验的）。 这些企业用户大多属于大工业用户，所以将直接反映在基本电费的减少，也即供电部门少收了电费。针对这种情况，根据变压器的额定容量和阻抗电压的对应关系，在试验现场可以通过简单轻便的变压器参数测试仪对变压器进行负载实验，对测得的阻抗电压值进行分析，初步判断变压器铭牌容量和实际容量是否相符。关于变压器实际出力还需进一步试验（如直接负荷法）。这种方法简单易行，可以在供电部门和电力安装企业推广运用，对挂网运行中的配变进行检查和把住安装的交接试验关，这样可以为供电部门和国家挽回一部分电费，从而得到很好的经济效益。 2 阻抗电压的物理意义及测量 2.1阻抗电压的物理意义 阻抗电压是将变压器的二次绕组短路，使一次绕组电压慢慢加大，当二次绕组的短路电流达到额定电流时，一次绕组所施加的电压（短路电压）与额定电压的比值百分数。阻抗电压Uk (%)是涉及到变压器成本、效率和运行的重要经济指标和对变压器进行状态诊断的主要参数依据之一。 同容量的变压器，阻抗电压小的成本低，效率高，价格便宜，另外运行时的压降及电压变动率也小，电压质量容易得到控制和保证，因此从电网的运行角度考虑，希望阻抗电压小一些好。但从变压器限制短路电流条件考虑，则希望阻抗电压大一些好，以免电气设备（如断路器、隔离开关、电缆等）在运行中经受不住短路电流的作用而损坏。不同容量的变压器对应的阻抗电压值国标是有相关规定的，而对于大容量的变压器和变电站的变压器不在本文探讨的范围内。本文是针对大量的10KV等级（及以下）的用户变压器进行探讨的。 2.2阻抗电压的测量
高频变压器参数计算方法
高频变压器参数计算 一．电磁学计算公式推导： 1．磁通量与磁通密度相关公式： Ф = B * S ⑴ Ф ----- 磁通(韦伯) B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯 S ----- 磁路的截面积(平方米) B = H * μ ⑵ μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲) H ----- 磁场强度(伏特每米) H = I*N / l ⑶ I ----- 电流强度(安培) N ----- 线圈匝数(圈T) l ----- 磁路长路(米) 2．电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式： E L =⊿Ф / ⊿t * N ⑷ E L = ⊿i / ⊿t * L ⑸ ⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯) ⊿i ----- 电流变化量(安培) ⊿t ----- 时间变化量(秒) N ----- 线圈匝数(圈T) L ------- 电感的电感量(亨) 由上面两个公式可以推出下面的公式： ⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得： N = ⊿i * L/⊿Ф 再由Ф = B * S 可得下式: N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹ 且由⑸式直接变形可得： ⊿i = E L * ⊿t / L ⑺ 联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式: L =(μ* S )/ l * N2 ⑻ 这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3．电感中能量与电流的关系： Q L = 1/2 * I2 * L ⑼ Q L -------- 电感中储存的能量(焦耳) I -------- 电感中的电流(安培) L ------- 电感的电感量(亨) 4．根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式： N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽ N1-------- 初级线圈的匝数(圈) E1-------- 初级输入电压(伏特) N2-------- 次级电感的匝数(圈) E2-------- 次级输出电压(伏特)
高频变压器设计的五个步骤
变压器的设计过程包括五个步骤: ①确定原副边匝数比； 为了提高高频变压器的利用率,减小开关管的电流,降低输出整流二极管的反向电压,减小损耗和降低成本,高频变压器的原副边变比应尽量大一些. 为了在任意输入电压时能够得到所要求的电压,变压器的变比应按最低输入电压选择.选择副边的最大占空比为 ,则可计算出副边电压最小值为: ,式中, 为输出电压最大值, 为输出整流二极管的通态压降, 为滤波电感上的直流压降.原副边的变比为: ②确定原边和副边的匝数； 首先选择磁芯.为了减小铁损,根据开关频率 ,参考磁芯材料手册,可确定最高工作磁密、磁芯的有效导磁截面积、窗口面积 .则变压器副边匝数为: .根据副边匝数和变比,可计算原边匝数为 ③确定绕组的导线线径； 在选用导线线径时,要考虑导线的集肤效应.所谓集肤效应,是指当导线中流过交流电流时,导线横截面上的电流分布不均匀,中间部分电流密度小,边缘部分电流密度大,使导线的有效导电面积减小,电阻增加.在工频条件下,集肤效应影响较小,而在高频时影响较大.导线有效导电面积的减小一般采用穿透深度来表示.所谓穿透深度,是指电流密度下降到导线表面电流密度的0.368(即: )时的径向深度. ,式中, , 为导线的磁导率,铜的相对磁导率为 ,即:铜的磁导率为真空中的磁导率 , 为导线的电导率,铜的电导率为 . 为了有效地利用导线,减小集肤效应的影响,一般要求导线的线径小于两倍的穿透深度,即 .如果要求绕组的线径大于由穿透深度所决定的最大线径时,可采用小线径的导线多股并绕或采用扁而宽的铜皮来绕制,铜皮的厚度要小于两倍的穿透深度 (4)确定绕组的导线股数 绕组的导线股数决定于绕组中流过的最大有效值电流和导线线径.在考虑集肤效应确定导线的线径后,我们来计算绕组中流过的最大有效值电流. 原边绕组的导线股数:变压器原边电流有效值最大值 ,那么原边绕组的导线股数 (式中,J 为导线的电流密度,一般取J=3~5 , 为每根导线的导电面积.). 副边绕组的导电股数:①全桥方式:变压器只有一个副边绕组,根据变压器原副边电流关系,副边的电流有效值最大值为: ;②半波方式:变压器有两个副边绕组,每个负载绕组分别提供半个周期的负载电流,因此其有效值为 ( 为输出电流最大值).因此副边绕组的导线股数为(5)核算窗口面积 在计算出变压器的原副边匝数、导线线径及股数后,必须核算磁芯的窗口面积是否能够绕得下或是否窗口过大.如果窗口面积太小,说明磁芯太小,要选择大一点的磁芯;如果窗口面积