一般,3W内,EE13 6W左右EE16 9W左右 EE19 12W左右EFD20 15 W 左右 EFD25 18W左右EF25 36左右 ER28 再大的就根据你的实际设计空间选用了
1高频变压器测试方法 一般而言﹐高频变压器所要求测试的项目有﹕ 1电感 2漏感 3耐压 4绝缘电阻 2电感以及电感的测试方法 概念﹕变压器初级电感指次级开路时初级绕组的有效电感 测试条件﹕变压器的测试条件与其工作条件相一致。 由于变压器 铁心磁化曲线的非线性﹐当频率﹑交流电压﹑直流磁化电流变化时﹑ 铁心的有效磁导率也随着变化﹐从而引起电感的变化。 测试电感必须规定的测试条件﹕ 1测试频率﹔ 2变压器或电感器两端交流电压﹔ 3直流磁化电流。 3漏感及漏感的测试方法 概念﹕漏感指的是线圈间相互不交链的漏磁通所产生的电感﹐它 与线圈尺寸﹑绕组排列及匝数等因素有关系。 漏感是一个线性电感﹐ 与测试电压无关。 漏感的分类﹕ 1初级漏感。 指次级所有绕组短路时﹐在初级测得的电感。 2次级漏感。 指变压器初级绕组短路时在次级测的电感。 3初级对次级任一绕组的漏感。 对于有几个绕组的变压器(如多阻 抗输出变压器)﹐将初级一半短路时﹐在初级测的电感。 4安全性试验 绝缘电阻。 变压器各绕组及绕组与铁芯﹑静电屏蔽层之间的绝缘 电阻在常态下均应大于 1000MΩ ,在高温试验和恒定温热试验后应不低 于 10MΩ(IEC-65 规定为不低于 4 MΩ),测试绝缘电阻的直流电压为 500V。 5耐压测试 变压器初级与次级绕组﹑铁芯﹑静电屏蔽层之间应能承受 50Hz,3500V(有效值)电压作用(IEC-65 规定为 3000V 有效值)。 次级绕 组与铁芯﹑静电屏蔽层之间能承受 50Hz﹐1000V(有效值)电压的作用 而无击穿和飞弧(arcing)。 限定电流为 1mA(该值视变压器功率而言﹐ 最大不超过 10mA。 6输出端配线技术
请问一下1000kva的干式电力变压器有多少斤铜呀~
通常1000kva的干式电力变压器重量在1吨左右,标准线圈含铜量应该在100公斤左右。
通常铝线圈的变压器比铜线圈的要轻。重量的差异与设计方案有关。全铝变压器在外观上由于同容量产品选用的铝箔截面比铜箔大很多,所以全铝变压器的高度更高。
变压器是利用电磁感应原理改变交流电压的装置。它的主要部件是初级线圈、次级线圈和铁芯。
主要功能有:电压转换、电流转换、阻抗转换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。
可分为:电力变压器和特种变压器(电炉变压器、整流变压器、工频试验变压器、调压器、矿用变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪表变压器、电子变压器、电抗器、变压器等。)t通常用作电路符号编号的开头。例如:T01、T201等。
法律分析:1、变压器本身对功率因数没有具体要求。电力行业规定095以上。2、功率因数的大小与电路的负荷性质有关, 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大, 从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。3、变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。电路符号常用T当作编号的开头例: T01, T201等。
法律依据:《中华人民共和国标准化法》
第十一条 对满足基础通用、与强制性国家标准配套、对各有关行业起引领作用等需要的技术要求,可以制定推荐性国家标准。
推荐性国家标准由国务院标准化行政主管部门制定。
第十二条 对没有推荐性国家标准、需要在全国某个行业范围内统一的技术要求,可以制定行业标准。
第十三条 为满足地方自然条件、风俗习惯等特殊技术要求,可以制定地方标准。
地方标准由省、自治区、直辖市人民政府标准化行政主管部门制定;设区的市级人民政府标准化行政主管部门根据本行政区域的特殊需要,经所在地省、自治区、直辖市人民政府标准化行政主管部门批准,可以制定本行政区域的地方标准。地方标准由省、自治区、直辖市人民政府标准化行政主管部门报国务院标准化行政主管部门备案,由国务院标准化行政主管部门通报国务院有关行政主管部门。
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05kVA为中功率,05kVA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。
31 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。
32 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004-0075T。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0275T。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68~37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。33 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05T,工作频率为400Hz时的损耗。又例如()表示工作磁通密度为01T,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(01T)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004-0075T?还是《电源技术应用》2003年1~2期“设计要点”一文中的Bm值0237T?不管是0075T,还是0237T?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。
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