環(huán)形變壓器及其應(yīng)用

摘要：介紹了環(huán)形變壓器的特性和優(yōu)點(diǎn)，闡明了應(yīng)用中要注意的事項(xiàng)，通過實(shí)例介紹了環(huán)形變壓器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：變壓器；環(huán)形變壓器；設(shè)計(jì)

1引言

環(huán)形變壓器是電子變壓器的一大類型，已廣泛應(yīng)用于家電設(shè)備和其它技術(shù)要求較高的電子設(shè)備中，它的主要用途是作為電源變壓器和隔離變壓器。環(huán)形變壓器在國外已有完整的系列，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、電訊、儀器和燈光照明等方面。

我國近十年來環(huán)形變壓器從無到有，迄今為止已形成相當(dāng)大的生產(chǎn)規(guī)模，除滿足國內(nèi)需求外，還大量出口。國內(nèi)主要用于家電的音響設(shè)備和自控設(shè)備以及石英燈照明等方面。

環(huán)形變壓器由于有優(yōu)良的性能價(jià)格比，有良好的輸出特性和抗干擾能力，因而它是一種有競爭力的電子變壓器，本文擬就它的特點(diǎn)作一介紹。

2環(huán)形變壓器的特點(diǎn)

環(huán)形變壓器的鐵心是用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片（片厚一般為0.35mm以下），無縫地卷制而成，這就使得它的鐵心性能優(yōu)于傳統(tǒng)的疊片式鐵心。環(huán)形變壓器的線圈均勻地繞在鐵心上，線圈產(chǎn)生的磁力線方向與鐵心磁路幾乎完全重合，與疊片式相比激磁能量和鐵心損耗將減小25％，由此帶來了下述一系列的優(yōu)點(diǎn)。 1）電效率高鐵心無氣隙，疊裝系數(shù)可高達(dá)95％以上，鐵心磁導(dǎo)率可取1.5～1.8T（疊片式鐵心只能取1.2～1.4T），電效率高達(dá)95％以上，空載電流只有疊片式的10％。

2）外形尺寸小，重量輕環(huán)形變壓器比疊片式變壓器重量可以減輕一半，只要保持鐵心截面積相等，環(huán)形變壓器容易改變鐵心的長、寬、高比例，可以設(shè)計(jì)出符合要求的外形尺寸。

3）磁干擾較小環(huán)形變壓器鐵心沒有氣隙，繞組均勻地繞在環(huán)形的鐵心上，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了漏磁小，電磁輻射也小，無需另加屏蔽都可以用到高靈敏度的電子設(shè)備上，例如應(yīng)用在低電平放大器和醫(yī)療設(shè)備上。

4）振動噪聲較小鐵心沒有氣隙能減少鐵心

表1加拿大PLITRON環(huán)形變壓器外形尺寸及重量輸出功率P2/VA變壓器外徑Dw/mm變壓器高度h1/mm裝配后高度h2/mm重量m/kg
85525300.25
156333370.35
307033380.45
508038450.9
809735391.00
1209543471.2
16011045501.8
22511050552.2
30011057622.6
50013563674.0
62514578835.0
75015080855.5
100016080856.3
1500200758011.7

環(huán)形變壓器及其應(yīng)用

圖1環(huán)形變壓器外形圖

感應(yīng)振動的噪音，繞組均勻緊緊包住環(huán)形鐵心，有效地減小磁致伸縮引起的“嗡嗡”聲。 5）運(yùn)行溫度低由于鐵損可以做到1.1W/kg，鐵損很小，鐵心溫升低，繞組在溫度較低的鐵心上散熱情況良好，所以變壓器溫升低。

6）容易安裝環(huán)形變壓器只有中心一個安裝螺桿，特別容易在電子設(shè)備中進(jìn)行快速安裝與拆卸。

3環(huán)形變壓器的分類

根據(jù)國外文獻(xiàn)介紹，環(huán)形變壓器可分為標(biāo)準(zhǔn)型、經(jīng)濟(jì)型及隔離型等三類，各類的特點(diǎn)是

1）標(biāo)準(zhǔn)型電源變壓器產(chǎn)品系列容量8～1500VA，有較小的電壓調(diào)整率、滿載運(yùn)行溫升僅為40℃，允許短時超載運(yùn)行，適合于要求高的使用場合。

初次級繞組間采用B級（130℃）的聚酯薄膜絕緣，要求至少包三層絕緣帶，能經(jīng)受交流4000V，1min的耐壓試驗(yàn)。

2）經(jīng)濟(jì)型電源變壓器產(chǎn)品系列容量50～1500VA，在保證性能的基礎(chǔ)上力求降低造價(jià)，適用于連續(xù)運(yùn)行而不超載的使用場合，運(yùn)行溫升為60℃，絕緣材料等級為A級（105℃），當(dāng)滿負(fù)載時輸出電壓誤差小于3％。

3）隔離變壓器產(chǎn)品系列容量50～1000VA，又可分為工業(yè)用和醫(yī)療設(shè)備用兩系列。隔離變壓器著重是它的絕緣性能，初級與次級間用B級絕緣的聚酯薄膜至少包扎4層，擊穿電壓大于4000V，所有初級引線必須采用雙絕緣導(dǎo)線。變壓器最大溫升低于45℃。

醫(yī)療用的隔離變壓器除符合上述的要求外，還要符合UL544標(biāo)準(zhǔn)，即初級和次級繞組應(yīng)具有熱保護(hù)，繞組與接地銅屏蔽間隔距離應(yīng)大于13mm。

此外對醫(yī)療用的隔離變壓器還要求在初級繞組裝有溫度保護(hù)開關(guān)，當(dāng)鐵心溫度達(dá)到120℃時，溫度保護(hù)開關(guān)斷開，當(dāng)溫度恢復(fù)正常時，開關(guān)自動復(fù)位合上。

現(xiàn)將加拿大PLITRON公司出品的標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)形變壓器外形尺寸，重量列于表1，外形圖如圖1所示。

4環(huán)形變壓器應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

4．1變壓器的功率容量

變壓器的功率容量是決定鐵心尺寸的主要依據(jù)。在很多場合變壓器的負(fù)載是間歇性的，例如音響設(shè)備中的電源變壓器。這時變壓器的體積和重量較連續(xù)工作時要減少很多，如圖2所示負(fù)載A段對整個B段而言是較小的一段，這時變壓器的工作周期比其熱時間常數(shù)要短很多，可用式（1）計(jì)算變壓器的額定功率。PN=PL(VA)（1）

式中：PN——變壓器額定功率（VA）；

PL——變壓器負(fù)載功率（VA）；

A——接通負(fù)載時間；

B———變壓器工作周期。

4．2電壓調(diào)整率

電壓調(diào)整率是衡量變壓器負(fù)載特性的重要指標(biāo)。電壓調(diào)整率是指當(dāng)輸入電壓不變，負(fù)載電流從零升到額定值時，輸出電壓U2的相對變化值，通常以百

圖2變壓器斷續(xù)負(fù)載情況

圖3環(huán)形變壓器電壓調(diào)整率與輸出功率的關(guān)系曲線

圖4環(huán)形變壓器效率與負(fù)載率的關(guān)系曲線