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橢園形鐵芯新一類高壓變壓器

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數(shù):94
核心提示:

  1.概述

  我們可以這樣認為,電子變壓器的發(fā)展很大程度上依賴于鐵心結(jié)構(gòu)形式的改變。從鐵心的演變歷史中可以看出,鐵心的結(jié)構(gòu)形式從ED型——CD型(OD型)——R型,電子變壓器的磁性能、電性能以及機械加工性能得到了一定程度的進步。(如圖1)


   比較一下:

  (1)ED型:

  雖然其各種性能差些,但目前因其材料成本、加工成本都很低,仍然有很大的市場。

  (2)CD型:

  由于其線圈繞制、鐵心裝配方便以及性能價格比最優(yōu),是目前應(yīng)用最廣泛一類。

  (3)R型:


  由于鐵心十分接近園截面和較大窗高、心柱比而以其優(yōu)異的磁性能,應(yīng)用愈來愈廣。


  (4)OD型:


  是最理想的鐵心形狀,沒有應(yīng)力作用,能夠再現(xiàn)鐵心材料的原有性能。目前精密軟磁合金、超微晶等軟磁材料均制造成環(huán)形鐵心就是這個道理。

  2.橢園形鐵心

  為了綜合這些鐵心形式的優(yōu)點,我們擬采用新形式的鐵心——橢園形鐵心。(見圖2)

  a.這種橢園形鐵心,可以通過結(jié)合CD型和OD型形成一類。也可以通過結(jié)合R型和OD型形成另一類。

  b.橢園形鐵心的磁性能和電性能與OD型一樣最理想,而且其機械制造、安裝形式又與CD型、R型一樣方便。


  因此,如果我們精心地設(shè)計好鐵心的配套件以及安裝件,將橢園形鐵心形成系列化、標準化,橢園形鐵心將可以成為新一類電子變壓器的鐵心。特別在用坡莫合金、非晶、超微晶等薄帶卷繞的鐵心中,橢園形鐵心的磁性能將得到充分的利用和發(fā)揮。

  3.應(yīng)力比較

  圖2中CD/R型鐵心應(yīng)力影響是非常明顯的,其產(chǎn)生的損耗約為總鐵損的1/3,而且隨鋼帶越薄應(yīng)力的影響越大(如超微晶鐵心,其應(yīng)力鐵損很大)。橢園形鐵心完全消除了這種應(yīng)力的影響。

  4.高壓變壓器

  圖3是CD/R型鐵心和橢園形鐵心卷繞線圈后比較,橢園形鐵心的窗口利用率低。但對高壓變壓器來說,這多余的窗口正好可以利用上。增大了耐壓空間,同時也消除了因拐角產(chǎn)生的尖角,使線圈的高壓與鐵心之間的電壓成梯度增長,勻場效果極為顯著。

  5.準橢園形鐵心

  為了改善橢園形鐵心窗口的利用率,我們將鐵心設(shè)計成近似為橢園形,稱為準橢園形鐵心(圖4)。這可以根據(jù)電壓的高、低以及用戶的實際要求來確定。

  6.橢園形鐵心與常規(guī)鐵心


  如果僅僅將CD/R型鐵心倒角加大(根據(jù)一些數(shù)據(jù)統(tǒng)計,CD/R鐵心的倒角R大于10mm以上時,才能與橢園形鐵心性能相當),那么同樣大小的線圈就無法安裝。如果將鐵心兩端拉長,那么它就和準橢園形鐵心一樣(見圖5)。

  7.鐵心的制造

  從上述的分析中,我們不難看出,制造橢園形鐵心并不困難,其基本設(shè)備和基本工藝與原來一樣。比如:用硅鋼制造的鐵心,只要將原來制造CD型和R型鐵心的心子換一換,即將矩形心子換成橢園形或準橢園形心子就能制造了。

 為了制造高頻、高壓變壓器,我們采用不銹鋼作底筒,取代常規(guī)的心子,直接在不銹鋼底筒上繞制超微晶薄帶。這樣,增加了鐵心的有效截面,降低了漏磁,增大要繞線空間,使鐵心的性能更加完美地得到再現(xiàn)。同時,減小了變壓器的體積和重量。

  8.按裝方式


   


  臥式:采用R型鐵心相似的結(jié)構(gòu)安裝件。豎式:采用與CD型鐵心相似的結(jié)構(gòu)安裝件(如圖6)。

  9.結(jié)論與探討

  目前,我們對橢園形鐵心做了一些的比較試驗。希望以后能做更多具體的工作,以更詳細的數(shù)據(jù)來說明橢園形鐵心的優(yōu)勢。雖然橢園形鐵心也有許多不足之處,如其磁路長度比常規(guī)鐵心長一點,鐵心的體積和重量均增加了一點。但從總體上來看,用橢園形鐵心制造高壓和高效率的高頻變壓器具有很大的優(yōu)勢。在同一功率、同一高電壓量級的情況下,用橢園形鐵心制造的高壓變壓器的體積和重量比常規(guī)高壓變壓器還要小一點。

  最近,在國際上,有一些磁性材料和鐵心的生產(chǎn)企業(yè)也推出了用超微晶制造的橢園形鐵心系列。如:德國的VAC公司,他們不僅能制造超微晶的橢園形鐵心,而且能對鐵心進行很好的切割,使其鐵心能得到廣泛的應(yīng)用。還有些鐵氧體生產(chǎn)企業(yè),也同樣地制造了鐵氧體橢園形磁心系列產(chǎn)品,以迎合各種變壓器的需要。如我國的NCD(新康達磁業(yè))公司等等。

  因此,橢園形鐵心值得在國內(nèi)的變壓器行業(yè)中推廣與應(yīng)用。特別是在高頻、高壓、高效的變壓器中更應(yīng)廣泛地推廣和應(yīng)用。


  參考文獻

  [1] 電子變壓器手冊 遼寧科學技術(shù)出版社

  [2] 新康達磁心應(yīng)用指南 NCD公司

  [3] Advanced materials-the key to progress VAC公司

  [4] Additional losses in high frequency magnetics

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