『壹』 为什么用高频变压器,为什么用高频变压器知识
使用高频变压器的原因:1.可以对高频脉冲进行变压,普通变压器铁芯没有铁氧体磁辛的导磁率高。2.提高转换率,使用高频变压器的电源,由于电源管工作在瞬间导通截止的状态,比传统铁芯变压器损耗低30%左右。高频变压器除了能够在一个系统里占有显著百分比的重景和空间外,另一方面在可靠性方面,它亦是衡量因子中之一的要项。
『贰』 高频变压器作业指导书怎么做啊
变压器制作流程一.高频变压器制作流程图. ——— 领料——— 工程图及作业指导书确认——— 一次侧绕线——— 一次侧绝缘——— 二次侧绕线——— 二
『叁』 高频变压器设计的5点注意事项,你知道几种
首先,起绕开始和结束出入线在BOBBIN同一侧时。原则上以一线一凹槽方式出线。
其次,出入线於使用BOBBIN之凹槽出线时。若同一PIN有多组可使用同一凹槽或相邻的凹槽出线,唯在焊锡及装套管时要注意防止短路。除工程图面上有特别规定绕法时。
再次,绕线时需均匀整齐绕满BOBBIN绕线区为原则。则以图面为准。其出入线所加之铁氟龙套管须与BOBBIN凹槽口齐平(或至少达2/3高)并自BOBBIN凹槽出线以防止因套管过长造成拉力将线扯断。但若为LPIN水平方向缠线。
然后,高频变压器中有加铁氟龙套且有折回线时。则套管应与BOBBIN边齐平其档墙胶带必需紧靠保温隔热涂料模型两边.为防止线包过胖及影响漏感过高。
最后,高频变压器中须加醋酸布作为档墙胶带时。故要求2TS以上之醋酸布重叠不可超越5mm包一圈之醋酸布只须包0.9T留缺口以利於凡立水良好的渗入底层.醋酸布宽度择用与高频变压器安规要求有关,VED绕法ACT宽度3.2mm包两边且须加TUBE.绕法:PIN端6mm/4.8mm/4.4mm/4mm;TOP端3mm/2.4mm/2.2mm/2mm时不须TUBE.绕线时铜线不可上档墙,若有套管,套管必需伸入档墙3mm以上。
『肆』 高频变压器的安规主要指哪些 安规的定义 安规与海拔的关系 谢谢你们了
标准性的东西,建议你还是花点时间直接参考标准学习一下,别人讲的都是部分,不全容易漏掉
3C标准请参考GB4943-2011 和GB8898-2011
『伍』 谁能懂得高频变压器的知识
高频变压器的生产流程:
开关电源的高频变压器,我想这本书应该对你有帮助:《单片开关电源:应用电路·电磁兼容·PCB布线》
高频变压器的功能:
高频电源变压器完成功能有3个:功率传送,电压变换和绝缘隔离。
高频变压器是什么原理:
原理和普通变压器是一样的,不同的是频率高,材料消耗更少
高频变压器原理和普通变压器是一样的。利用电磁感应原理工作的。
所有的材料不同低频变压器铁芯用硅钢片,体积大笨重,造价高。
高频变压器用磁芯。体积小,造价低.
『陆』 变压器基础知识
变压器是利用电磁感应原理传输电能或信号的器件。具有变压 变流 变阻抗和隔离的作用。
一、变压器的基本原理
当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时,导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1,它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2,同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1,E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近,从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗,并且变压器本身也有一定的损耗,尽管此时次级没接负载,初级线圈中仍有一定的电流,这个电流我们称为“空载电流”。
如果次级接上负载,次级线圈就产生电流I2,并因此而产生磁通ф2,ф2的方向与ф1相反,起了互相抵消的作用,使铁心中总的磁通量有所减少,从而使初级自感电压E1减少,其结果使I1增大,可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加,ф1也增加,并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通,以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗,可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压,但是不能改变允许负载消耗的功率。
二、变压器的损耗
当变压器的初级绕组通电后,线圈所产生的磁通在铁心流动,因为铁心本身也是导体,在垂直于磁力线的平面上就会感应电势,这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流,好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加,并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线,这些铜导线存在着电阻,电流流过时这电阻会消耗一定的功率,这部分损耗往往变成热量而消耗,我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。
由于变压器存在着铁损与铜损,所以它的输出功率永远小于输入功率,为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述,η=输出功率/输入功率。
三、变压器的材料
要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识,为此这里我就介绍一下这方面的知识。
1、铁心材料:
变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片,高硅片,的钢片中加入硅能降低钢片的导电性,增加电阻率,它可减少涡流,使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片,变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系,硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示,一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000,高硅片为12000-16000,
2、绕制变压器通常用的材料有
漆包线,沙包线,丝包线,最常用的漆包线。对于导线的要求,是导电性能好,绝缘漆层有足够耐热性能,并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。
3、绝缘材料
在绕制变压器中,线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离,均要使用绝缘材料,一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作,层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离,绕阻间可用黄腊布作隔离。
4、浸渍材料:
变压器绕制好后,还要过最后一道工序,就是浸渍绝缘漆,它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命,一般情况下,可采用甲酚清漆作为浸渍材料。
还有这个:
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。
一、分类
按冷却方式分类:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)变压器。
按防潮方式分类:开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
按铁芯或线圈结构分类:芯式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器。
按电源相数分类:单相变压器、三相变压器、多相变压器。
按用途分类:电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。
二、电源变压器的特性参数
1、工作频率
变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频率称工作频率。
2、额定功率
在规定的频率和电压下,变压器能长期工作,而不超过规定温升的输出功率。
3、额定电压
指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。
4、电压比
指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别。
5、空载电流
变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50Hz电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。
6、空载损耗
指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。
7、效率
指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大,效率就愈高。
8、绝缘电阻
表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。
三、音频变压器和高频变压器特性参数
1、频率响应
指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。
2、通频带
如果变压器在中间频率的输出电压为U0,当输出电压(输入电压保持不变)下降到0.707U0时的频率范围,称为变压器的通频带B。
3、初、次级阻抗比
变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配,则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下,变压器工作在最佳状态,传输效率最高。
『柒』 高频变压器的安规有一些什么要求
具体要求
1.电气间隙
电气间隙的设计需要参考表A和表B来设计,通常如果绕线占空比不是很大的话,为优化材料,次级侧的电气间隙都和初级侧设计是一样的. 上表的距离都是最小的. 当然实际可以根据绕线状况来适当调整,如果在做安规测试 时.通常附表的数值加上0.2mm就是实际应用的.
如果我们变压器使用在室外,且会产生高导电性和持续导电性的污染,例如导电尘埃,雨或雪引起的导电性,则对应污染等级3所规定的电气间隙,应还需要增加1.6mm以上的距离.
2.爬电距离
爬电距离的设计需要参考表C来设计,通常如果绕线占空比不是很大的话,为优化材料,次级侧的电气间隙都和初级侧设计是一样的. 上表的距离都是最小的. 当然实际可以根据绕线状况来适当调整,如果在做安规测试时.通常附表的数值加上0.2mm就是实际应用的.
对于要求双重绝缘和加强绝缘的爬电距离的数值对应于基本绝缘的爬电距离数值的两倍.
对玻璃、云母、陶瓷或类似的材料,其最小爬电距离可以使用其相应的电气间隙的数值。
初级之间为基本绝缘,初级对地为基本绝缘,初级对次级为加强绝缘(等同于双重绝缘)。
不知道材料组别的,全部默认为Ⅲb材料.
3.最小绝缘距离
对于工作电压小于50V(有效值,或71V直流值),功能绝缘和基础绝缘没有对任何的绝缘距离要求; 附加绝缘和加强绝缘必须要保证0.4MM以上的绝缘距离.
对于灌封装的变压器,附加绝缘和加强绝缘也没有要求任何的绝缘距离.
对附加绝缘,至少使用两层材料,其中的每一层都能通过对附加绝缘的抗电强度试验;或者至少使用三层材料,其中的每两层组合都能通过对附加绝缘的抗电强度试验.
对加强绝缘,至少使用两层材料,其中的每一层都能通过对加强绝缘的抗电强度试验;或者至少使用三层材料,其中的每两层组合都能通过对加强绝缘的抗电强度试验.
名词解释:
高频变压器
高频变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器,主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器,也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低,可分为几个档次:10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、500kHz~1MHz、1MHz以上。
技术参数
额定功率:1000/10000(KVA)
效率(η):97%
电压比:400/220(V)
外形结构:立式
冷却方式:自然冷式
防潮方式:开放式
绕组数目:双绕组
铁心结构:心式
冷却形式:干式
铁心形状:R型
电源相数:单相
频率特性:高频
『捌』 高频变压器
电脑硬件问题。根据你的描述,高频变压器两个次级绕组圈数一样电压不一样,一个绕组是12V另一个绕组是24V,
原因是:次级匝数不同电压比就不同这是定理,匝数比就是电压比。
『玖』 做高频变压器电子厂新员工培训应该怎样讲解
帮你在网上找到了一个:《比较齐全的高频变压器资料,欢迎下载!》
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《高频变压器的不版良分析与培训资料权》
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请采纳答案!
『拾』 高频变压器知识
1 前言
电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离,作为一种主要的软磁电磁器件,在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。根据传送功率的大小,电源变压器可以分为几档:10kVA以上为大功率,10kVA至0.5kVA为中功率,0.5kVA至25VA为小功率,25VA以下为微功率。传送功率不同,电源变压器的设计也不一样,应当是不言而喻的。有人根据它的主要功能是功率传送,把英文名称“Power Transformers”译成“功率变压器”,在许多文献资料中仍然在使用。究竟是叫“电源变压器”,还是叫“功率变压器”好呢?有待于科技术语方面的权威机构来选择决定。
同一个英文名称“Power Transformer”,还可译成“电力变压器”。电力变压器主要用于电力输配系统中起功率传送、电压变换和绝缘隔离作用,原边电压为6kVA以上的高压,功率最小5kVA,最大超过上万kVA。电力变压器和电源变压器,虽然工作原理都是基于电磁感应原理,但是电力变压器既强调功率传送大,又强调绝缘隔离电压高,无论在磁芯线圈,还是绝缘结构的设计上,都与功率传送小,绝缘隔离电压低的电源变压器有显著的差别,更不可能将电力变压器设计的优化设计条件生搬硬套地应用到电源变压器中去。电力变压器和电源变压器的设计方法不一样,也应当是不言而喻的。
高频电源变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器,主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器,也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低,可分为几个档次:10kHz-50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、500kHz~1MHz、1MHz以上。传送功率比较大的,工作频率比较低;传送功率比较小的,工作频率比较高。这样,既有工作频率的差别,又有传送功率的差别,工作频率不同档次的电源变压器设计方法不一样,也应当是不言而喻的。
如上所述,作者对高频电源变压器的设计原则、要求和程序不存在错误概念,而是在2003年7月初,阅读《电源技术应用》2003年第6期特别推荐的2篇高频磁性元件设计文章后,产生了疑虑,感到有些问题值得进一步商讨,因此才动笔写本文。正如《电源技术应用》主编寄语所说的那样:“具体地分析具体情况”,写的目的,是尝试把最难详细说明和选择的磁性元件之一的高频电源变压器的设计问题弄清楚。如有说得不对的地方,敬请几位作者和广大读者指正。
2 高频电源变压器的设计原则
高频电源变压器作为一种产品,自然带有商品的属性,因此高频电源变压器的设计原则和其他商品一样,是在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好。有时可能偏重性能和效率,有时可能偏重价格和成本。现在,轻、薄、短、小,成为高频电源的发展方向,是强调降低成本。其中成为一大难点的高频电源变压器,更需要在这方面下功夫。所以在高频电源变压器的“设计要点”一文中,只谈性能,不谈成本,不能不说是一大缺憾,如果能认真考虑一下高频电源变压器的设计原则,追求更好的性能价格比,传送不到10VA的单片开关电源高频变压器,应当设计出更轻、薄、短、小的方案来。不谈成本,市场的价值规律是无情的!许多性能好的产品,往往由于价格不能为市场接受而遭冷落和淘汰。往往一种新产品最后被成本否决。一些“节能不节钱”的产品为什么在市场上推广不开值得大家深思。
产品成本,不但包括材料成本,生产成本,还包括研发成本,设计成本。因此,为了节约时间,根据以往的经验,对高频电源变压器的铁损铜损比例、漏感与激磁电感比例原边和副边绕组损耗比例、电流密度提供一些参考数据,对窗口填充程度、绕组导线和结构推荐一些方案,有什么不好?为什么一定要按步就班的来回进行推算和仿真,才不是概念错误?作者曾在 20世纪80年代中开发高频磁放大器式开关电源,以温升最低为条件,对高频电源变压器进行过优化设计。由于热阻难以确定,结果与试制样品相差甚远,不得不再次修正。现在有些公司的磁芯产品说明书中,为了缩短用户设计高频电源变压器的时间,有的列出简化的设计公式,有的用表列出磁芯在某种工作频率下的传送功率。这种既为用户着想,又推广公司产品的双赢行为,是完全符合市场规律的行为,决不是什么需要辨析的错误概念。问题是提供的参考数据,推荐的方案是否是经验的总结?有没有普遍性?包括“辨析”一文中提出的一些说法,都需要经过实践检验,才能站得住脚。
总之,千万记住:高频电源变压器是一种产品(即商品),设计原则是在具体的使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好。检验设计的唯一标准是设计出的产品能否经受住市场的考验。
3 高频电源变压器的设计要求
以设计原则为出发点,可以对高频电源变压器提出四项设计要求:使用条件,完成功能,提高效率,降低成本。
3.1 使用条件
使用条件包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性。以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性。
可靠性是指在具体的使用条件下,高频电源变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件对高频电源变压器影响最大的是环境温度。有些软磁材料,居里点比较低,对温度敏感。例如锰锌软磁铁氧体,居里点只有215℃,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60℃、80℃、 100℃时的各种参考数据。因此,锰锌软磁铁氧体磁芯的温度限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升只允许低于60℃,相当于A级绝缘材料温度。与锰锌软磁铁氧体磁芯相配套的电磁线和绝缘件,一般都采用E级和B级绝缘材料,采用H级绝缘的三重绝缘电磁线和聚酰胺薄膜,是不是大材小用?成本增加多少?是不是因为H级绝缘的高频电源变压器优化的设计方案,可以使体积减少1/2~1/3的缘故?如果是,请举具体实例数据。作者曾开发H级绝缘工频 50Hz10kVA干式变压器,与B级绝缘工频50Hz 10kVA干式变压器相比,体积减小15%到20%,已经相当可观了。本来体积就比较小的高频100kHz10VA高频电源变压器,如次级绕组采用三重绝缘线,能把体积减小1/2~1/3,那一定是很宝贵的经验。请有关作者详细介绍优化设计方案,以便广大读者学习。
电磁兼容性是指高频电源变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰。电磁干扰包括可闻的音频噪声和不可闻的高频噪声。高频电源变压器产生电磁干扰的主要原因之一是磁芯的磁致伸缩。磁致伸缩大的软磁材料,产生的电磁干扰大。例如锰锌软磁铁氧体,磁致伸缩系数λS为21×10-6(负六次方),是取向硅钢的7倍以上,是高磁导坡莫合金和非晶合金的20倍以上,是微晶纳米晶合金的10倍以上。因此锰锌软磁铁氧体磁芯产生的电磁干扰大。高频电源变压器产生电磁干扰的主要原因还有磁芯之间的吸力和绕组导线之间的斥力。这些力的变化频率与高频电源变压器的工作频率一致。因此工作频率为100kHz左右的高频电源变压器,没有特殊原因是不会产生20kHz以下音频噪声的。既然提出10W以下单片开关电源的音频噪声频率,约为10kHz-20kHz,一定有其原因。由于没有画出噪声频谱图,具体原因说不清楚,但是由高频电源变压器本身产生的可能性不大,没有必要采用玻璃珠胶合剂粘合磁芯。至于采用这种粘合工艺可将音频噪声降低 5dB,请列出实例和数据和对噪声原因的详细说明,才会令人可信。
屏蔽是防止电磁干扰,增加高频电源变压器电磁兼容性的好办法。但是为了阻止高频电源变压器的电磁干扰传播,在设计磁芯结构和设计绕组结构也应当采取相应的措施,只靠加外屏蔽带并不一定是最佳方案,因为它只能阻止辐射传播干扰,不能阻止传导传播干扰。
3.2 完成功能
高频电源变压器完成功能有三个:功率传送、电压变换和绝缘隔离。
功率传送有两种方式。第一种是变压器功率的传送方式,加在原绕组上的电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,从而使电功率从原边传送到副边。在功率传送过程中,磁芯又分为磁通单方向变化和磁通双方向变化两种工作模式。单方向变化工作模式,磁通密度从最大值 Bm变化到剩余磁通密度Br,或者从Br变化到Bm。磁通密度变化值△B=Bm-Br。为了提高△B,希望Bm大,Br小。双方向变化工作模式磁通度从+ Bm变化到-Bm,或者从-Bm变化到+Bm。磁通密度变化值△B=2Bm,为了提高△B,希望Bm大,但不要求Br小,不论是单方向变化工作模式还是双方向变化工作模式,变压器功率传送方式都不直接与磁芯磁导率有关,第二种是电感器功率传送方式,原绕组输入的电能,使磁芯激磁,变为磁能储存起来,然后通过去磁使副绕组感应电压,变成电能释放给负载。传送功率决定于电感磁芯储能,而储能又决定于原绕组的电感。电感与磁芯磁导率有关,磁导率高,电感量大,储能多。而不直接与磁通密度有关。虽然功率传送方式不同,要求的磁芯参数不一样,但是在高频电源变压器设计中,磁芯的材料和参数的选择仍然是设计的一个主要内容。在电源变压器“设计要点”一文中,很遗憾缺少这一个主要内容。只是“降低交流损耗”一节中,提出BAC典型值为0.04-0.075T。显然,文中的高频电源变压器采用电感功率传送方式,为什么不提磁导率,而提BAC弄不清楚。经查阅,在《电源技术应用》2003年1-2期,同一主要作者写的开关电源“设计要点”一文中,列出一节“磁芯的选择”,也没有提磁导率,只是提出最大磁通密度Bm为0.275T。由于没有画磁通密度变化波形,弄不清楚前文中的BAC和后文中的Bm是否一致:为什么BAC和Bm 相差6.8~3.7倍?更不清楚,选的那一种软磁铁氧体材料?为什么选这种型号?两文中都没有一点说明,只好让读者自己去猜想了。
电压变换通过原边和副边绕组匝数比来完成。不管功率传送是那一种方式,原边和副边的电压变换比等于原和副绕组匝数比。绕组匝数设计成多少,只要不改变匝数比,就不影响电压变换。但是绕组匝数与高频电源变压器的漏感有关。漏感大小与原绕组匝数的平方成正比。有趣的是,漏感能不能规定一个数值?《电源技术应用》 2003年第6期同时刊登的两篇文章有着不同的说法。“设计要点”一文中说:“对于一符合绝缘及安全标准的高频变压器,其漏感量应为次级开路时初级电感量的1%~3%”。“辨析”一文中说:“在很多技术单上,标注着漏感=1%的磁化电感或漏感<2%的磁化电感等类似的技术要求。其实这种写法或设计标准很不专业。电源设计者应当根据电路正常工作要求,对所能接受的漏感值作一个数值限制。在制作变压器的过程中,应在不使变压器的其它参数(如匝间电容等)变差的情况下尽可能减小漏感值,而非给出漏感与磁化电感的比例关系作为技术要求”。“否则这将表明你不理解漏感知识或并不真正关心实际的漏感值”。虽然两篇文章说法不一样,但是有一点是共同的,就是尽可能减小漏感值。因为漏感值大,储存的能量也大,在电源开关过程中突然释放,会产生尖峰电压,增加开关器件承受的电压峰值,也对绝缘不利,产生附加损耗和电磁干扰。
绝缘隔离通过原边和副边绕组的绝缘结构来完成。为了保证绕组之间的绝缘,必须增加两个绕组之间的距离,从而降低绕组间的耦合程度,使漏感增大。还有,原绕组一般为高压绕组,匝数不能太少,否则,匝间或者层间电压相差大,会引起局部短路。这样,匝数有下限,使漏感也有下限。总之,在高频电源变压器绝缘结构和总体结构设计中,要统筹考虑漏感和绝缘强度问题。3.3 提高效率
提高效率是现在对电源和电子设备的普遍要求。虽然从单个高频电源变压器来看,损耗不大。例如,100VA高频电源变压器,效率为98%时,损耗只有2W,并不多。但是成十万个,成百万个高频电源变压器,总损耗可能达到上十万W,上百万W。还有,许多高频电源变压器一直长期运行,年总损耗相当可观,有可能达到上千万kWh。这样,高频电源变压器提高效率,可以节约电力。节约电力后,可以少建发电站。少建发电站后,可以少消耗煤和石油,可以少排放废气、废水、烟尘和灰渣,减少对环境的污染。既具有节约能源,又具有环境保护的双重社会经济效益。因此提高效率是高频电源变压器一个主要的设计要求,一般效率要提高到95%以上,损耗要减少到5%以下。
高频电源变压器损耗包括磁芯损耗(铁损)和绕组损耗(铜损)。有人关心变压器的铁损和铜损的比例。这个比例是随变压器的工作频率发生变化的。如果变压器的外加电压不变,工作频率越低,绕组匝数越多,铜损越大。因此在 50Hz工频下,铜损远远超过铁损。例如:50Hz 100kVAS9型三相油浸式硅钢电力变压器,铜损为铁损的5倍左右。50Hz100kVA SH11型三相油浸式非晶合金电力变压器,铜损为铁损的20倍左右。工频电源变压器的铜损也比铁损大许多。并不存在“辨析”一文中所说那样,工频变压器从热稳定热均匀角度出发,把铜损等于铁损作为经验设计规则。随着工作频率升高,绕组匝数减少,虽然由于趋表效应和邻近效应存在而使绕组损耗增加,但是总的趋势是铜损随着工作频率升高而下降。而铁损包括磁滞损耗和涡流损耗,随着工作频率升高而迅速增大。在某一段工作频率,有可能出现铜损和铁损相等的情况,超过这一段工作频率,铁损就大于铜损。造成铁损不等于铜损的原因,也并不象“辨析”一文中所说那样是由于“高频变压器采用非常细的漆包线作为绕组”。导线粗细的选择,虽然受趋表效应影响,但主要由高频电源变压器的传送功率来决定,与工作频率不存在直接关系。而且,选用非常细的漆包线作为绕组,反而会增加铜损,延缓铜损的下降趋势。说不定在设计选定的工作频率下,还有可能出现铜损等于铁损的情况。根据有的资料介绍,中小功率高频电源变压器的工作频率在 100kHz左右,铁损已经大于铜损,而成为高频电源变压器损耗的主要部分。
正因为铁损是高频电源变压器损耗的主要部分,因此根据铁损选择磁芯材料是高频电源变压器设计的一个主要内容。铁损也成为评价软磁芯材料的一个主要参数。铁损与磁芯的工作磁通密度工作频率有关,在介绍软磁磁芯材料铁损时,必须说明在什么工作磁通密度下和在在什么工作频率下损耗。用符号表示时,也必须标明:Psπ其中工作磁通密度B的单位是T(特斯拉),工作频率f的单位是Hz(赫芝)。例如Pos/doo表示工作磁能密度为0.5T,工作频率为400Hz时的损耗。又例如()表示工作磁通密度为0.1T,工作频率为 100kHz时的损耗。铁损还与工作温度有关,在介绍软磁磁芯材料铁损时,必须指明它的工作温度,特别是软磁铁氧体材料,对温度变化比较敏感,在产品说明书中都要列出25℃至100℃的铁损。
软磁材料的饱和磁通密度并不完全代表使用的工作磁通密度的上限,常常是铁损限制使用的工作磁通密度的上限。所以在新的电源变压器用软磁铁氧体材料分类标准中把允许的工作磁通密度和工作频率乘积B×f,作为材料的性能因子,并说明在性能因子条件下允许的损耗值。新的分类标准根据性能因子把软磁铁氧体材料分为 PW1、PW2、PW3、PW4、PW5五类,性能因子越高的,工作频率越高,极限频率也越高。例如,PW3类软磁铁氧体材料,工作频率为100kHz,极限频率为300kHz,性能因子B×f为10000mT×kHz,即在100mT(0.1T)和100kHz下,100℃时损耗a级为 ≤300kW/m3(300mw/cm3),b级为≤150kW/m3(150mw/cm3)。日本TDK公司生产的PC44型号软磁铁氧体材料达到 PW3a级标准,达不到PW3的b级标准。
“设计要点”一文中提出高频变压器使用的铁氧体磁芯在100kHz时的损耗应低于 50mW/cm3,没指明是选那一类软磁铁氧体材料,也没说明损耗对应的工作磁通密度。读者只好去猜:损耗对应的工作磁通密度是《电源技术应用》2003 年6期“设计要点”一文中的BAC典型值0.04-0.075T?还是《电源技术应用》2003年1~2期“设计要点”一文中的Bm值0.237T?不管是0.075T,还是0.237T?要达到100kHz下铁损低于50mW/cm3的铁氧体材料是非常先进的。请介绍一下是那家公司那种型号产品,以便读者也去购买。