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电力变压器各种的设计原理

2022-12-12 15:06:45

电力变压器


电力变压器的设计原理

我们将导线插入220V电源插座,会出现短路现象,但插入变压器不会,区别在于变压器原线圈线绕在铁芯上,只是因为铁芯多,导线失去短路效果?是的,电线插入铁芯后,根据波纹定律:感应电流的磁场总是妨碍感应电流磁通量的变化,(注:“妨碍”不是“相反”原磁通量加大时方位相反,原磁通量减小时方位相同;“妨碍”不是阻塞,电路中的磁通量仍在变化。)变压器原侧将产生相同尺寸和相反方向的反向电动势,以抵消输入的220V电压,导线中有微弱的励磁电流流过(保持磁场必须有电流),因此导线失去了短路效果。

如果是这样的话,那钉子上绕两圈丝包线,然后将导线插入220V电源插座不会短路吗?肯定会短路。原因是铁芯磁饱和,不能产生反向电势抵抗输入电压。此时,导线仍相当于短路线。拆卸变压器时,可以看到线圈匝数较多。变压器功率越大,铁芯体积越大。原因是变压器在变压器状态下工作,而不是进入磁饱和状态。

换句话说,我们使用的具体变压器并不理想,可能进入磁饱和,然后失去变压器的作用。设计变压器的目的是确保变压器在额定电流和大功率下正常运行。如果真的有理想的变压器,你就不需要设计了。

变压器设计

变压器设计除满足正常运行要求外,还应满足体积:体积、净重、温度、因此,具体变压器的设计并不容易。书中的理论分析都是理想的变压器,书中说变压器可以实现变压器、匹配电阻、保护等功能,但隐含的前提是变压器在变压器情况下工作,如果饱和,就没有这些功能。

具体变压器还有导线电阻、漏感、分布电容、遍布电感、升温、铜损、根据变压器的不同类型,有些参数不容忽视。

您需要了解以下信息:

1.磁芯规格(磁芯形状、磁芯尺寸、磁芯材料)

2.匝数及导线规格(原副边匝数、导线直径)

3.消耗和加热

4.导线结构:多股线或扁平线

5.绕阻结构:双层或分段饶制

6.端空设计:根据绝缘电位设计

磁芯规格实际上是确定横截面积和工作点。一般来说,功率决定了横截面积的大小。功率越大,横截面积就越大。经验公式可以根据功率快速确定横截面积,也可以直接查表。

磁芯材料确定后,根据其特性曲线,选择合适的工作点B0。B太大会导致磁饱和,太小会使体积巨大、净重沉、功耗大、成本高。

当电源频率、工作点B0、确定横截面积后,可计算每伏匝数,输入电压除每伏匝数外即可获得原匝数。从而获得副边匝数。

导线直径取决于电流强度,电流强度取决于电压调节率或加热,由两者控制,约束计算的J值较小,选择J值。J小值肯定不会有升温/电压调节率的问题,但也不是越小越好,J如果小,导线直径太粗,铜净重大、体积大、成本高,有时线包的厚度可能超过铁芯窗的尺寸,根本绕不开。

电流强度J和加热有什么关系?很多新手可能会想到查书。事实上,变压器设计是一项非常实用的工作。理论学校在这个时候已经不能玩了,这需要很多实践经验。有些人可能会抱怨材料不足。这不是问题。没有材料可以通过测试获得。就像没有DIP装置包装数据,您可以直接用尺子测量引脚间隔。不清楚程序错误的原因,可以通过调整找到。

加热与铜损坏和铁损坏有关,与散热条件有关。带散热器的温度较低,散热器上的风扇温度较低,风扇转速较快的肯定温度必须降低。此外,它还与外部环境温度有关。在南极零下50度,加热不是问题。在赤道沙漠中,加热可能导致铁芯磁特性曲线漂移,导致磁饱和,失去变压器的作用。简而言之,决定加热的因素非常复杂:管芯到包装的热阻、接触面积、接触面光泽度、导热硅脂、散热器材料体积、面积、鳍形、涂层材料、色调、空气密度、流速等共同决定加热。

因此,电流强度J和加热之间的关系只能通过经验来确定。通常是通过经验公式来确定的。所谓的经验公式是指通过一系列结果可重复的测试获得数据曲线,并应用数值分析方法进行多项拟合,以获得经验公式。这个公式在我们的经验范围内是正确的,可以准确地预测结果,并且可以验证。注:经验公式有局限性。如果预测结果错误,我们需要再次调整经验公式,以提高我们的经验。因此,经验越多,就越不容易犯错误设计变压器必须积累大量的经验。

毕竟,变压器是一种产品,我们不需要每次都从头开始设计,这太耗时了。此时,使用报表、EXECL电子表格可以大大加快设计速度。

例如:可要求电流强度J选2.5A/平方毫米,适当降低内绕阻J,适度提高外绕阻J,排热好的甚至可达10A/平方毫米,这样就不计算。


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