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原网页标题:陕西铜川变压器厂

《自耦变压器》

2014-11-18 admin

          原理概述

自耦变压器是指它的绕组是,初级和次级在同一条绕组上的变压器。根据结构还可细分为可调压式和固定式。

          原理释义

在一个闭合的铁芯上绕两个或以上的线圈,当一个线圈通入交流电源时(就是初级线圈),线圈中流过交变电流,这个交变电流在铁芯中产生交变磁场,交变主磁通在初级线圈中产生自身感应电动势,同时另外一个线圈(就是次级线圈)中感应互感电动势。通过改变初、次级的线圈匝数比的关系来改变初、次级线圈端电压,实现电压的变换,一般匝数比为1.5:1~2:1。因为初级和次级线圈直接相连,有跨级漏电的危险。所以不能作行灯变压器。

            干式区别

在电网中,从220KV电压等级才开始有自耦变压器,多用作电网间的联络变。220KV以下几乎没有自耦变压器。自耦变压器在较低电压下是使用最多是用来作为电机降压启动使用。

对于干式变压器来讲,它的绝缘介质是树脂之类的固体,没有油浸式变压器中的绝缘油,所以称为干式。干式变压器由于散热条件差,所以容量不能做得很大,一般只有中小型变压器,电压等级也基本上在35KV及以下,但国内外也都已经有额定电压达到66kV甚至更高的干式变压器,容量也可达30000kVA甚至更高。

            工作原理

                1.自耦变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器.升压和降压用不同的抽头来实现.比共用线圈少的部分抽头电压就降低.比共用线圈多的部分抽头电压就升高。

⒉其实原理和普通变压器一样的,只不过他的原线圈就是它的副线圈。一般的变压器是左边一个原线圈通过电磁感应,使右边的副线圈产生电压,自耦变压器是自己影响自己。

⒊自耦变压器是只有一个绕组的变压器,当作为降压变压器使用时,从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组;当作为升压变压器使用时,外施电压只加在绕组的—部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组,自耦变压器的其余部分称为串联绕组,同容量的自耦变压器与普通变压器相比,不但尺寸小,而且效率高,并且变压器容量越大,电压越高.这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大,自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。

由电磁感应的原理可知,变压器并不要有分开的原绕组和副绕组,只有一个线圈也能达到变换电压的目的.在图1中,当变压器原绕组W1接入交流电源U1时,变压器原绕组每匝的电压降,电压平均分配在变压器原绕组1,2,变压器副绕组W2的电压等于原绕组每匝电压乘以3,4的匝数.在U1不变的下,变更W1和W2的比例,就得到不同的U2值.这种原,副绕组直接串联,自行耦合的变压器就叫自耦变压器,又叫单圈变压器。

普通变压器的原,副绕组是互相绝缘的,只用磁的联系而没有电的联系,依线圈组数的不同,这种变压器又可分为双圈变压器或多圈变压器.由电磁感应的原理可知,并不要有分开的原绕组和副绕组,只有一个线圈也能达到变换电压的目的.在图1中,当原绕组W1接入交流电源U1时,原绕组每匝的电压降,电压平均分配在原绕组1,2,,副绕组W2的电压等于原绕组每匝电压乘以3,4的匝数.在U1不变的下,变更W1和W2的比例,就得到不同的U2值。这种原、副绕组直接串联,自行耦合的变压器称为自耦变压器,又叫单圈变压器.

  自耦变压器的各种运行方式

自耦变压器中的电压,电流和匝数的关系和变压器,既:U1/U2=W1/W2=I2/I1=K

自耦变压器最大特点是,副绕组是原绕组的一部分(如图1的自耦降压变压器),或原绕组是副绕组的一部分(如图2的自耦升压变压器)。

自耦变压器原、副绕组的电流方向和普通变压器一样是相反的。

在忽略变压器的激磁电流和损耗的情况下,可有如下关系式

降压:I2=I1+I,I=I2-I1

升压:I2=I1-I,I=I1-I2

P1=U1I1,P2=U2I2

式中:

I1是原绕组电流,I2是副绕组电流

U1是原绕组电压,U2是副绕组电压

P1是原绕组功率,P2是副绕组功率

          原理特点

⑴由于自耦变压器的计算容量小于额定容量.所以在同样的额定容量下,自耦变压器的主要尺寸较小,有效材料(硅钢片和导线)和结构材料(钢材)都相应减少,从而降低了成本。有效材料的减少使得铜耗和铁耗也相应减少,故自耦变压器的效率较高。同时由于主要尺寸的缩小和质量的减小,可以在容许的运输条件下制造单台容量更大的变压器。但通常在自耦变压器中只有k≤2时,上述优点才明显。

⑵由于自耦变压器的短路阻抗标幺值比双绕组变压器小,故电压变化率较小,但短路电流较大。

⑶由于自耦变压器一、二次之间有电的直接联系,当高压侧过电压时会引起低压侧严重过电压。为了避免这种危险,一、二次都必须装设避雷器,不要认为一、二次绕组是串联的,一次已装、二次就可省略。

⑷在一般变压器中。有载调压装置往往连接在接地的中性点上,这样调压装置的电压等级可以比在线端调压时低。而自耦变压器中性点调压侧会带来所谓的相关调压问题。因此,要求自耦变压器有载调压时,只能采用线端调压方式。

          原理应用

自耦变压器在不需要初、次级隔离的场合都有应用,具有体积小、耗材少、效率高的优点。常见的交流(手动旋转)调压器、家用小型交流稳压器内的变压器、三相电机自耦减压起动箱内的变压器等等,都是自耦变压器的应用范例。

随着中国电气化铁路事业的高速发展,自耦变压器(AT)供电方式得到了长足的发展。由于自耦变压器供电方式非常适用于大容量负荷的供电,对通信线路的干扰又较小,因而被客运专线以及重载货运铁路所广泛采用。早期中国铁路专用自耦变压器主要依靠进口,成本较高且维护不便。由中铁电气化局集团保定铁道变压器有限公司设计并生产的OD8-M系列铁路专用自耦变压器先后在神朔铁路、京津城际高速铁路、大秦铁路重载列车单元改造、武广客运专线等多条重要铁路投入使用,受到相关部门的高度好评,填补了国内相关产品的空白。

运行方式

电力系统中常采用三绕组自耦变压器作为联络变压器,以减少投资和运行费用。它有高压、中压和低压3个绕组。通常其高压和中压侧均为110千伏以上的系统。其运行方式有以下5种。

自耦变压器

①高压侧向中压侧或中压侧向高压侧送电,如图2a所示。实线方向为高压侧向中压侧送电,虚线表示中压侧向高压侧送电。因为高中低三个绕组与铁心的相对位置,在制造时与设计有所差异,所以在这种运行方式下,如果中压布置在高低压之间,一般可以传输全部额定容量;如果中压绕组靠铁心布置,则由于漏磁通在结构中会引起较大的附加损耗,其最大传输功率往往限制在额定容量1n的70~80%。

②高压侧向低压侧或低压侧向高压侧送电,如图2b所示。此时功率全部通过磁路传输,其最大传输功率不得超过低压绕组的额定容量3n。

③中压侧向低压侧或低压侧向中压侧送电,如图2c所示。这种情况与第2种运行方式相同。

④高压侧同时向中压侧和低压侧或低压侧和中压侧同时向高压侧送电,如图2d所示。在这种运行方式下,最大允许的传输功率不得超过自耦变压器高压绕组(即串联绕组)的额定容量。

⑤中压侧同时向高压侧和低压侧或高压侧和低压侧同时向中压侧送电,如图2e所示。在这种运行方式中,中压绕组(即公共绕组)为原绕组,而其他两个为副绕组。因此,最大传输功率受公共绕组容量的限制。

          原理配置

            技术参数

额定功率:50/60(KVA)

效率(η):99%

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:自耦

铁心结构:壳式

冷却形式:干式

铁心形状:E型

电源相数:三相

频率特性:低频

型号:Satons-OSG

应用范围:特种

            自耦变压器含义

自耦变压器是一种圈式变压器,初级和次级共同用一个绕组,也就是共同用一个零线,其变压比有固定的和可调的两种。

            优点

降压起动器中的自耦变压器的变压比是固定的,而接触式调压器的变压比是可变的。自耦变压器与同容量的一般变压器相比较,具有结构简单、用料省、体积小等优点。尤其在变压比接近于1的场合显得特别经济,所以在电压相近的大功率输电变压器中用得较多,此外在10千瓦以上异步电动机降压起动器中得到广泛使用。但是,由于初次级绕组共用一个绕组,有电的联系,因此在某些场合不宜使用,特别是不能用作行灯变压器。因此,自耦变压器与普通的双绕组变压器比较有以下优点。

1)消耗材料少,成本低。因为变压器所用硅钢片和铜线的量是和绕组的额定感应电势和额定电流有关,也即和绕组的容量有关,自耦变压器绕组容量降低,所耗材料也减少,成本也低。

2)损耗少效益高。由于铜线和硅钢片用量减少,在同样的电流密度及磁通密度时,自耦变压器的铜损和铁损都比双绕组变压器减少,因此效益较高。

3)便于运输和安装。因为它比同容量的双绕组变压器重量轻,尺寸小,占地面积小。

4)提高了变压器的极限制造容量。变压器的极限制造容量一般受运输条件的限制,在相同的运输条件的限制,在相同的运输条件下,自耦变压器容量可比双绕组变压器制造大一些。

            缺点

在电力系统中采用自耦变压器,也会有不利的影响。其缺点如下:

1)使电力系统短路电流增加。

由于自耦变压器的高、中压绕组之间有电的联系,其短路阻抗只有同容量普通双绕组变压器的(1-k/1)平方倍,因此在电力系统中采用自耦变压器后,将使三相短路电流显著增加。又由于自耦变压器中性点必须直接接地,所以将使系统的单相短路电流大为增加,有时甚至超过三相短路电流。

2)造成调压上的一些困难。

主要也是因其高、中压绕组有电的联系引起的目前自耦变压器可能的调压方式有三种,第一种是在自耦变压器绕组内部装设带负荷改变分头位置的调压装置;第二种是在高压与中压线路上装设附加变压器。而这三种方法不仅是制造上存在困难,不经济,且在运行中也有缺点(如影响第三绕组的电压),解决得都不够理想。

3)使绕组的过电压保护复杂。

由于高、中压绕组的自耦联系,当任一侧落入一个波幅与该绕组绝缘水平相适应的雷电冲击波时,另一侧出现的过电压冲击的波幅则可能超出该绝缘水平。为了避免这种现象的发生,必须在高、中压两侧出线端都装一组阀型避雷器。

4)使继电保护复杂。

尽管自耦变压器存在着一定的缺点,但各国还是非常重视自耦变压器的应用,主要是与电力系统向大容量高电压的发展是分不开的,随着容量增大,电压升高,自耦变压器的优点就更为显著。

        

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《自祸变压器 》

2014-11-18 admin

  自祸变压器

变电站(Substation)是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压,在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点,变电站主要分为:升压变电站,主网变电站,二次变电站,配电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。  自祸变压器

  自祸变压器

变电站起变换电压作用的设备是变压器,除此之外,变电站的设备还有开闭电路的开关设备,汇集电流的母线,计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等,有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式,按其功能不同而有差异。变压器是变电站的主要设备,分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器即高、低压每相共用一个绕组,从高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线的变压器。电压高低与绕组匝数成正比,电流则与绕组匝数成反比。变压器按其作用可分为升压变压器和降压变压器。前者用于电力系统送端变电站,后者用于受端变电站。变压器的电压需与电力系统的电压相适应。为了在不同负荷情况下保持合格的电压有时需要切换变压器的分接头。按分接头切换方式变压器有带负荷有载调压变压器和无负荷无载调压变压器。有载调压变压器主要用于受端变电站。

电压互感器和电流互感器。它们的工作原理和变压器相似,它们把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。在额定运行情况下电压互感器二次电压为l00V,电流互感器二次电流为5A或1A。电流互感器的二次绕组经常与负荷相连近于短路,请注意:绝不能让其开路,否则将因高电压而危及设备和人身安全或使电流互感器烧毁。

 

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《医用隔离变压器》

2014-11-18 admin

(一)医用隔离变压器系统简介 

一、 医用隔离变压器系统(即IT中性点不接地供配电系统)有其必要性:  

1. 医用隔离变压器系统因降低了接触电压和电网对地漏电流(有效控制对心脏的直接漏电流),故人身触电危险被降到最小程度。 

众所周知,当用电设备对人体心脏直接漏电大于10uA 时,会造成对病人的微电击事故。而在一般通用建筑中所采用的RCD、ELCB等对地漏电保护开关,其动作响应值是mA级(如:30 mA),远远不能满足医疗领域的需要。  

因此,现在国际上对医疗领域中的手术室、ICU、CCU等重要场所通常采用局部“中性点不接地的供电系统”(即“IT系统”或称“隔离电源系统”)供电。通过单相3KVA-10KVA的隔离变压器给这些场所供电,首先可以防止其它供电回路中的漏电流通过接地线窜入手术室、ICU、CCU的医疗电气设备上对病人的安全构成威胁;另外,一旦隔离电源上所接的负载(如各种医疗电气设备)出现对地故障,因对地不能构成回路,只能产生一个很小的容性漏电流,极大地保护了病人免遭漏电流的伤害。  

2. 当电网负载端出现第一个绝缘故障点时,不会引起电源空开动作(跳闸),保证了供电的连续性。  

在医疗领域,某些场所对供电持续性要求很高,故设计成两路(甚至三路)电源(接地供电系统)自动切换,以保证这些特殊场所的供电连续性。但如果在负载端出现相对绝缘故障时,故障电流将经过电源中性点对地构成回路,从而形成一个较大的故障电流,使上一级空开或熔断器动作,最终导致供电中断。而如果在这些特殊场所局部采用IT配电系统时,因其电源中性点不接地,当负载端出现第一点相对地绝缘故障时,因其对地不能构成回路,只会产生一个很小的容性漏电流,对人体不会产生危害,同时也不会导致空开动作,从而保证了手术室供电的连接性。  

3. 降低了对地漏电流,故提高了防火安全性。  

二、 医用隔离变压器系统国内/外相关规定:  

许多国家和国际标准都对医疗领域,尤其是那些生命攸关的场所,如手术室、重症监护室、心脏监护室等的电器作了特殊的规定。其目的就是保证为该场所内的医疗电器提供一个安全可靠的电源,以确保病人的安全。相关标准如下:  

德国 DIN VDE 0107  

       美国 NFPA 99-1993 

       芬兰SFS6000

奥地利 OEVE-EN7  

法国 NFC 15-211  

意大利 CEI 64-4  

澳大利亚 AS2500  

英国 HTM2007/2014,BS7671  

巴西 NBR 13543  

IEC(国际电工协会) 6034-7-710  

医用隔离变压器系统在国际电工协会IEC60364标准中规定,在医疗领域,由电网电源供电,用于维持生命或外科手术的医疗电器设备,以及用于手术室照明和类似照明设备,额定电压超过AC25V 或DC60V的设备,必须使用带绝缘电阻监视仪的IT系统。  

医用隔离变压器系统在我国《民用建筑电气设计规范》中14.7.6.3中规定“在电源突然中断后,有招致重大医疗危险的场所,应采用电力系统不接地(IT系统)的供电方式”;14.2.8中规定“IT系统必须装设绝缘监视及接地故障报警系统或显示装置”。以及我国2002年11月26日发布、12月1日开始实施的《医院洁净手术部建筑技术规范》8.3.1.3中规定“洁净手术部用电应从本建筑物配电中心专配供给。根据使用场所的要求,主要选用TN-S系统和IT系统两种形式”;8.3.2.3中规定“洁净手术室内的电源宜设备漏电检测报警装置”;8.3.4.2中规定“心脏外科手术室必须设置有隔离变压器的功能性接地系统”等相关规定。  

三、医用IT电源系统工作原理: 

1、医用隔离变压器系统的原理 

医用隔离变压器系统,简单说就是隔离变压器和绝缘监视仪以及报警终端三个放在一起。供电原理很简单,说白了就是利用隔离变压器把TN供电变成不接地的IT供电,实际上一个隔离变压器就能实现应用的功能,但考虑到系统的长期稳定性,才会放上绝缘监测仪进行在线的实时检测整体的绝缘水平。  

医用隔离变压器系统的电源端不接地或经高阻抗接地,其电气装置的外露导电部分,被单独地或集中地通过保护线(PE)接至接地极。在实际应用中,IT 系统一般与 TN 或 TT系统通过隔离变压器进行隔离。 在正常情况下,系统中仅存在线路对地电容的微小泄漏电流。图 1 所示为 IT 系统发生第一次接地故障示意图,当系统发生第一次单相接地故障时,故障电流为两非故障相对地电容电流的相量和 Id ,由于这个电流值甚小,不会造成人身电击或者其它事故,也不会切断电源,保证了系统供电的连续性。但是如果不及时排除故障,当第二次另一相发生接地故障时,相当于形成相间短路,使过电流保护装置动作,引起供电的中断,这对于重要的供电场所来说,是不允许的。 

为了防止上述短路故障的发生, T 系统应设置绝缘监测器。这样当系统发生第一次接地故障时,绝缘监测器就能及时检测出该接地故障,并通过报警装置发出报警信号(通常是声光报警信号),提醒工作人员赶在第二次发生异相接地故障前及时排除故障,消除隐患,从而有效地保证系统供电的连续性。可以在系统中安装专门的故障检测仪,当绝缘监测检测到绝缘故障时,给故障检测仪一个启动信号,故障检测仪开始逐路检测,也可以利用手执式故障定位设备对可能出现故障的回路进行逐点排查,最终找到故障点并显示故障点的位置,这样就极大地方便了工作人员进行故障排除。 

为了保证系统供电的连续性,国家《建筑物电气装置 第 7-710部分:特殊装置或场所的要求—医疗场所》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.53.1 条规定:“……医用 IT 系统的变压器进出线回路不允许设置过负荷保护……”,以防止系统过负荷时保护开关切断电源。这就要求系统中的绝缘监测器必须同时还具有负荷检测和过负荷报警功能。在一些重要的场所,由于隔离变压器持续不断地工作,可能温度过高而导致隔离变压器工作异常。因此绝缘监测器还需要实时检测变压器的温度,当其温度过高时,应有相应的超温报警信号,以提醒相关人员及时处理。 由上面的分析可知,一个典型的单相 IT系统,其组成设备主要包括:隔离变压器、绝缘监测器、电流互感器,以及外接报警与显示仪,见图 2。 

医用隔离变压器系统中,绝缘监测仪具有系统绝缘检测、系统过负荷检测和变压器温度检测功能,以及相应故障的报警与显示功能,一般安装在现场的终端配电柜中。外接报警与显示仪则用于集中显示相应的检测值,并具有超限报警功能,一般安装在位置明显的地方,方便人员查看,如手术室 IT 系统的外接报警与显示仪通常安装在医院手术室的情报面板上。  

2、医用隔离变压器系统的特点  

a.医用隔离变压器系统由于电源端带电导体不接地,即使系统发生单相接地故障也只能通过系统对地电容构成回路,故障回路阻抗极大,故障电流极小,发生电击的危险很小,所以不必及时切断电源来防电击,从而维持供电不间断,只有在发生第二此接地故障时才要求切断电源。同时,安装在系统中的绝缘监测器能及时地检测并给出系统绝缘故障报警信号,提醒工作人员及时排除故障。因此 IT 系统是一个连续、可靠的供电系统。  

b.医用隔离变压器系统中的绝缘监测器,一方面实时监测系统的绝缘状态,另一方面还检测系统的过负荷和变压器的温升状态,一旦出现异常立即报警。因此 IT 系统能够减少因系统发热、漏电等原因引起的电气火灾事故,大大提高了系统的防火安全性。c.在IT 系统中,提高回路的绝缘阻抗降低回路对地电容,是提高系统安全性与可靠性的关键。因此在系统设计时要尽量缩短系统配电线路的长度,减小系统容量,减少系统分支回路数,并做好线路的绝缘防护措施。这也就限制了 IT 系统仅能用在重要的局部的供电场所,如化工、制药企业的一些程序控制生产线,医疗场所的手术室、重症监护室等场所。  

3、医用隔离变压器系统在新改扩建医院中的设计与应用 

1.) 医用隔离变压器系统在医疗领域所有的以检查或治疗为目的,与病人直接接触的设备(包括其导线),有三种应用情况:  

● 应用组0类:该医疗场所内没有使用电网电源的医疗电器设备。  

例如:门诊室、候诊室、按摩室等  

● 应用组1类:该医疗场所内有使用电网电源的医疗电器设备,这些设备没有任何部件插入病人体内的。  

例如:病房、产房、X光室等  

● 应用组2类:该医疗场所有使用电网电源的医疗电器设备,这些设备用于心脏或人体内部手术、对病人进行实时监视或用于维持病人生命等作用。  

例如:麻醉室、手术室、手术准备室、手术石膏室、手术恢复室、心脏导管插入室、重症监护室、心脏监护室、血管造影检查室、早产儿监护室等  

医用隔离变压器系统在应用组2类的医疗场所,必须使用带绝缘电阻监视的隔离电源系统(IT系统)。在应用组0类和1类的医疗场所,可使用带漏电流保护的接地系统,即TN-S系统。  

2.) 医用隔离变压器系统被建议接入的用电设备:  

a)呼吸机 b)恒温培养箱  

c)透析设备 d)麻醉设备  

e)病人监护设备 f)高频外科设备  

g)输液泵 h)注射泵  

i)心肺机 j)心力记录器  

k)脉压机 l)心律电子脉冲调节器等  

3.)医用隔离变压器系统在手术室/ICU病房/CCU病房的基本配置:  

⑴ 隔离变压器  

⑵ 绝缘监视仪  

⑶ 变压器负载和温度监视设备  

⑷ 外接报警显示设备 

医用隔离变压器系统根据国际电工协会(IEC)有关规定,IT供电系统需要包括绝缘监视仪、隔离变压器、变压器负载和温度监视设备、外接报警显示设备,因此许多国际与国家标准认定,使用IT供电系统是医疗场所供电安全可靠的关键。同时因医用IT供电系统因为使用情况的特殊性,还有四个必要要求:· 第一个绝缘故障的发生不会导致保护装置动作切断供电,以至维持生命设备出现故障或停止工作· 医疗电器设备可以正常工作· 故障电流被减小到安全范围内· 由于供电故障被避免,因此手术室不会发生突然停电事故IEC 60364-7-710:2002-11 要求第二类医疗场所全部使用 IT 供电系统 (不接地系统)710.713.1.5  第二类医疗场所中, IT 供电系统应用于:· 为医疗电气设备和生命维持系统供电的回路· 患者区域内的其他设备下列房间需要特别注意:麻醉室            手术室        手术准备室        手术恢复室 心脏导管插入室 重症监护室        血管造影检查室     早产儿监护室   

医用隔离变压器系统在各个手术室和重症监护室分别采用独立的 IT供电系统,所有的 IT 系统由手术部与 ICU 总配电柜通过 TN-S 系统配电。各 IT 系统的绝缘监测器及总配电柜内的剩余电流监测设备又通过基于 Modbus 协议的RS485 总线将各个监测信号反馈到手术部的中央监控室内,并由中央控制室的上位机通过中央控制系统软件进行集中监控。各个 IT系统与 TN-S 系统的运行状态,都可以显示在中央监控室的上位机上,方便工作人员对系统进行集中监控与管理。 

医用隔离变压器系统在各类手术室和重症监护室根据各系统容量分别配置单独的 IT 系统,主要的医疗仪器、无影灯、多功能吊塔等用电设备须从IT 系统中取电。照明灯、观片灯和电动门等可以不从 IT系统取电。绝缘监测仪时刻监测 IT 系统的绝缘状态,并在系统出现故障时给出报警信号,外接的报警与显示仪通过RS485接口与绝缘监测仪进行实时的数字通信,显示绝缘监测仪的检测结果,并在报警时发出声光报警信号。除了绝缘监测设备外,系统还配置了绝缘故障测试仪和绝缘故障评估仪。绝缘故障测试仪能够在线查找故障发生的回路,它和绝缘监测仪一起工作,当绝缘监测仪探测到系统绝缘故障后,绝缘故障测试仪立即开始故障定位,由绝缘故障评估仪周期性地送出一个特殊的测试电流,测试电流流经故障部位,由电流互感器探测,并由电子评估仪对故障回路进行评估,评估的结果送报警与显示仪中显示。   

医用隔离变压器系统同时还配置了绝缘故障定位设备,在发现系统绝缘故障的同时,能及时定位出现故障的回路,这极大地方便了工作人员了解系统状态并及时排查故障,从而有效地保证了医疗 IT 系统的安全性与可靠性。  

4、医用隔离变压器系统在医疗场所应用时的注意事项  

由于医疗场所具有其特殊性,因此在进行医用隔离变压器系统设计时应特别注意以下几点:  

a. 医用隔离变压器系统必须采用医疗场所供电用隔离变压器,并应符合国标《电力变压器、电源装置和类似产品的安全  第 16 部分:医疗场所供电用隔离变压器的特殊要求》的要求。 

b. 为了降低医疗系统对地电容,提高绝缘强度,医用隔离变压器系统的配电箱要尽量安装在使用场所附近,并尽可能减小系统容量以及系统分支数,尽量缩短系统配电线路的长度。  

c. 对于心脏手术等手术设备与人体心脏直接接触的手术室,要充分做好防电击措施。有时候仅靠带绝缘监测的 IT 系统是不够的,还应做好局部等电位联结,使保护区内所有可导电的部分都处于同一电位水平上。 

带有绝缘监测的 医用隔离变压器系统能够为局部场所提供安全、可靠、连续的供电,这是其它系统无法媲美的。因此在一些重要的生产加工场所、医疗场所,以及重要的设备运行场所,可以优先考虑使用 IT 系统。目前我国还没有出台关于 IT 系统绝缘监测产品方面的规范、标准,国内用于 IT 系统绝缘监测和故障点定位的产品也为数不多。因此,在期待国家标准尽快出台的同时,尚需努力开发出各类用于 IT 系统的绝缘监测设备与故障点定位设备。相信在不久的将来,随着人们对 IT 系统的充分认识,IT 系统也会得到越来越广泛的应用。

(二)医用隔离变压器系统品牌简介

       1,德国格力马

        ESA格力马公司多年以来,一直致力于为医院等医疗场所提供安全、稳定的供电解决方案。其研发的HospEC?系列产品为医院等医疗场所提供主变电室方案、主建筑物低压变电、配电室方案、医院智能网络管理系统、FolioTec医用控制面板和报警系统、重要医疗场所(手术室、ICU、CCU病房)等的IT隔离供电系统等。ESA Grimma在它的宣传手册中提到:病人是医院或医疗机构所有活动的中心,所有员工的努力都是为了照顾和治疗病人。如果电力供应突然中断,病人的康复甚至健康就会受到影响甚至威胁。重症监护室(ICU)中的时间非常宝贵,可靠的电气系统尤为重要。因此使用最新的、最稳定的电力供应系统对医院来说是至关重要的。这也是ESA公司开发HospEC®系统的原因。HospEC®系统严格执行ICE 60364第7-710 部分的各项规定,旨在为医疗机构提供稳定的电力供应。独立检测实验室持续监督本公司的发展,保障了本公司产品的质量稳定;本公司和具有丰富经验的策划工程师、检测工程师、“ 委员会(DKE)成员以及TÜV 工作站保持经常联系,以保证本公司产品的最高安全性。HospEC®系统可灵活弹性设计,所以能够被运用在许多不同的范围。它设计简单、安装容易,使运转和维修都明显的节省了成本。格力马为客户提供个性化咨询、项目设计、产品供应和安装调试等一条龙服务。合作伙伴和客户包括ABB、西门子、ALSTOM、德国铁路等许多跨国企业及世界各大医院。公司希望能把ESA格力马公司在以上领域里多年积累的世界先进技术、理念和产品带入中国,为中国经济的发展作出一份贡献。      

        2,芬兰澄诺灏亚(CNHY)

       1912年,来自芬兰坦佩雷市的澄诺灏亚先生(CHINAHOYA)建立了一家专业生产医用隔离变压器系统的工厂,迄今已有百年历史。澄诺灏亚(CNHY)位于北欧斯堪的纳维亚半岛芬兰共和国的坦佩雷市。坦佩雷位于芬兰西南部,距首都赫尔辛基180公里,人口19万,是芬兰第三大城市。坦佩雷地处两大湖泊之间的狭长地带,风景优美,贯穿市中心的坦梅尔河是坦佩雷工业的发源地。早在19世纪,坦佩雷就已成为芬兰的工业中心,素有“芬兰的曼彻斯特”之称,纺织、机械、电气久负盛名。自1912年澄诺灏亚(CNHY)专伺研发生产医用IT电源系统以来,已先后为世界各大医院提供了大量高精尖的电气安全产品及服务,其医用IT系统在欧美市场占据50%以上的市场份额,是世界上一流的医用电气安全供货商。澄诺灏亚(CNHY)产品质优价廉服务周到,是各大三甲医院首选品牌。芬兰澄诺灏亚电气控制有限公司是芬兰首批通过ISO-9001:2000质量体系认证的企业。公司产品通过了IEC国际电工组织、芬兰SFS6000等认证,其年营业额在2000万欧元以上。公司雄厚的技术研发力量和扎实的售后服务使得公司取得了飞速发展。芬兰澄诺灏亚电气控制有限公司致力于医院安全供配电百余年,在医院与手术室安全供电组件设计与制造界处于领先地位,为多家医院提供了可靠的供电设备,其产品在欧美十分畅销。例如知名的圣路易斯医院, 卢森堡伊丽莎白女皇医院都采用CNHY的供配电产品。诺灏亚(CNHY)是世界上仅有的几家能够提供最先进,最安全,最稳定的医院专用供配电产品的公司之一。澄诺灏亚还在法国、瑞典、俄罗斯和中国都设有分支机构或代表处。 

      3,西班牙塞里克鲁 

塞里克鲁电源系统(北京)有限公司(SALICRU POWER SYSTEM (BEIJING) CO.,LTD., 以下简称北塞或SALICRU BEIJING)是由西班牙SALICRU公司投资的中国独家子公司.是西班牙(中国)商会会员。公司自1994年成立以来,一直作为世界著名电源制造商---西班牙第一大电源公司西班牙SALICRU公司在中国的独家公司,独家生产和经营SALICRU的产品,至今已有15年历史, SALICRU BEIJING一直是西班牙SALICRU公司在中国的销售和服务总部和中国地区办事处所在地,全面负责中国地区的SALICRU的UPS、ILUEST、稳压电源、直流电源、应急电源等产品的经营、销售、服务和市场管理等业务。SALICRU BEIJING公司除了拥有西班牙SALICRU公司的德国TUV-ISO9001国际质量认证、ISO14001环保认证和CE认证外,在中国还拥有英国UKAS-ISO9001国际质量认证。  

4,意大利康泰欧 

,意大利康泰欧公司提供RI系列的绝缘监视仪,型号分别为HRI-R22,HRI-R24,HRI-R40。通常用于电压在AC 230V(单相或三相系统)和AC/DC 24V(单相系统)的医疗区域。仪器可以检测绝缘状况,负荷电流状况,变压器温度状况,可以做到数字显示,并且提供RS485通讯接口以及MODBUS-RTU 通讯协议或者您需要的通讯协议。以上参数用户可以根据需要进行不同的选择和组合。 

以上进口品牌产品均符合以下标准或规范:中国《医院洁净手术部建筑设计规范》GB50333-2002,中国《民用建筑设计规范》JGJ/T16-92,国际电工委员会《建筑物电气装置:特殊装置或场所-医疗场所》IEC60364-7-710:2002 

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《三相变压器与三台单相变压器组成的变压器组的区别 》

2014-11-18 admin

区别很多。性能上的话主要是以下几点区别:

1.变压器阻抗不同;

2.变压器损耗更大;

3.三个单相的变压器的三相平衡度要好于三相变压器(三相变压器三相磁路不同所导致);

4.散热更好,但更占用空间;

5.可靠性高些,易于维修更换。

6.三个单相变压器方案的造价大约要比一个三相变压器高出50%以上

一般分析

将三台相同的单相变压器一次、二次侧绕组,

按对称式做三相联结,可组成三相变压器组这种变压器组的各相磁路是相互独立的。 

当1次侧加上三相对称正弦电压时,三相

绕组的主磁通ΦA/ΦB/ΦC也是对称的。

三相空载电流也是对称的。 

特大容量变压器/运输条件受到限制的地

方,采用这种变压器组时可方便运输/减

少备用容量。

三相心式变压器的铁心,是将三台单相变

压器的铁心合在一起经演变而成的。

为了使结构简单、制造方便、减小体积、

节省材料,通常将三相铁心柱的中心线布

置在同一平面内,演变成常用三相心式变

压器铁心。

这种铁心结构,两边两相磁路的磁阻比中

间一相磁阻大一些。当外加三相电压对称

时,各相磁通相等,但三相空载电流不等,

中间那相空载电流小一些。在小容量变压

器中表现较明显,一般I0A=I0C=(I.2-1.5)I0B

在大型变压器中,其不平衡度较小。

比较:

组式变压器三相铁心相互独立,三相磁路没有关联,三相磁路对称,三相电流平衡,便于拆开运输,并可以减少备用容量。 

心式变压器铁心互不独立,三相磁路互相关联;中间相的磁路短,磁阻小,励磁电流不平衡,但对实际运行的变压器,其影响极小。 

在相同的SN下,心式变压器经济/省材料/体积小/重量小。

心式变压器接线方式及接限组别有:星/角,星/星,角/角,角/星,12组别,48种接线方式。

单相变压器的联结组只有两种:I,i0/I,i6

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《如向检测变压器好坏》

2014-11-18 admin

1、外观检查,如果变压器外观完整,没有出现磕碰现象,不渗漏油,瓷套管不裂不炸,就是没有问题的。

2、电气试验,变压器的试验项目比较多,一般来说,变压器的试验项目有:

1)测量绕组绝缘电阻和吸收比或极化指数;

2)测量绕组泄漏电流; 

3)测量绕组介质损耗因数tanδ;

4)交流耐压试验;

5)测量轭铁梁和穿心螺栓的绝缘电阻;测量铁芯对地、铁芯对额铁梁、穿心螺栓对铁芯的绝缘电阻;

6)测量电容套管的介质损耗因数tanδ和电容值;    

7) 测量绕组直流电阻;

8) 测量绕组所有分接头的电压比;

9)校正三相变压器的组别或单相变压器的极性;

10)测量空载电流和空载损耗;

11)绝缘油试验机油中溶解气体色谱分析;

12)绝缘油介质损耗角测量;

13)检查有载分接开关的动作情况。    

你可以根据你变压器的标称电压等级进行选择。一般来说,10kV配电变压器的预防试验项目只是其中的1)、7)、12)三相,交接试验项目要多一些,当然这需要专业人士来进行试验了。

3、分析判断,这是关键的一步,试验的数据要进行分析和对比才能得出结论。许多人在乎试验,其实分析才是最重要的,没有一个试验数值是绝对的,温度需要换算,还要和出厂值进行比较,和历年数据进行比较,如有条件,还要和同期出厂的设备进行比较,最后得出这台变压器的健康状态综合评估。

请采纳答案,支持我一下。

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《漏磁 》

2014-11-18 admin

 1定义编辑漏磁是磁源通过特定磁路泄露在空气(空间)中的磁场能量。 磁体的磁场在内部闭合对外不显磁性,当对外形成磁极后即产生磁场,磁场是对外开环辐射的,准确来说,磁场是漏磁的一种形式。2导磁体的漏磁编辑列如:一钕铁硼磁块,在S极端面处测得磁场强度为1特斯拉,经过同面积 厚度为10毫米的铁块导磁后 测得磁场强度为0.8特斯拉,衰减的部分就是漏磁造成的。3电磁线圈的漏磁编辑Magnetic Flux Leakage (缩写 MFL)

线圈之间有一定的缝隙,缝隙之间形成小的电磁体,有自己的磁感应线,而且是闭合的,所以就会产生与理论不同的磁感应强度,实际上,这就是电磁体的非理想情况,一般可以使用实验的方法确定。

这个和线圈的密度,匝数,材料,电压,电流,都有关系。4变压器的漏磁减小的方法编辑1、磁芯方面

a:采用卷铁芯、环形磁芯等没有接缝的结构,降低磁阻

b:降低变压器的工作磁通密度Bm值,增加铁芯的束磁能力

c:采用高牌号或高磁导率的铁芯材料,增加铁芯的束磁能力

2、线圈结构方面 理论上,最理想的方式,是初次级线圈缠绕的方式进行绕制,这样可以最大限度的提高初次级的耦合,减小漏感。

但,实际中为了解决初次级间耐压问题,很难实现这种方式,而多采用初次级同绕幅的方式,先绕半个初级,在此基础上,绕制次级,最后绕剩下的半个初级,这样整个次级全被包在初级内,耦合效果较好,漏感很小

3、外壳 已做成的变压器,多采用变压器外部加外壳的方式,铁的外壳可以将漏磁场束缚在内部,防止向外扩散,但外壳会有发热,所以外壳与变压器的距离是有要求的。

4、三明治绕法

还可以在绕制线圈的时候,把一次线圈分为两部分,把二次线圈夹在中间。这样增强了一二次线圈之间的耦合,漏磁会减少。 首先,为了散热,变压器的铁芯不是与线圈全部包围的,因为线圈有电流通过,所以,必定产生磁场,没有被次级的线圈转化为电能,这部分没有转化的磁场就为漏磁.而且,我们知道,为了防止涡流的产生,我们把变压器的铁芯做成片状的,且多片跌加起来,由于磁感线没有完全闭合,在片状之间就会有磁漏.散热和涡流原因是产生磁漏的原因.[1] 

 

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《高频变压器参数与计算公式》

2014-11-18 admin

                                          高频变压器参数与计算公式

高频变压器制作与技术参数

脉冲变压器也可称作开关变压器,或简单地称作高频变压器。在传统的高频变压器设计中,由于磁芯材料的限制,其工作频率较低,一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展,电源系统的小型化、高频化和大功率化已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此,研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积、提高电源输出功率比的关键因素。

随着应用技术领域的不断扩展,开关电源的应用愈来愈广泛,但制作开关电源的主要技术和耗费主要精力就是制作开关变压器的部件。

开关变压器与普通变压器的区别大致有以下几点:

(1)电源电压不是正弦波,而是交流方波,初级绕组中电流都是非正弦波。

(2)变压器的工作频率比较高,通常都在几十赫兹,甚至高达几十万赫兹。在确定铁芯材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及铁芯中有高次谐波的影响。

(3)绕组线路比较复杂,多半都有中心抽头。这不仅增大了初级绕组的尺寸,增大了变压器的体积和重量,而且使绕组在铁芯窗口中的分布关系发生变化。

磁芯材料的选择

从变压器的性能指标要求可知,传统的薄带硅钢已很难满足变压器在频率、使用环境方面的设计要求。磁芯的材料只有从坡莫合金、铁氧体材料、钴基非晶态合金和超微晶合金几种材料中来考虑。坡莫合金、钴基非晶态价格高,约为铁氧体材料的数倍,而饱和磁感应强度Bs也不是很高,且加工工艺复杂。考虑到我们所要求的电源输出功率并不高,大约为30W,因此,综合几种材料的性能比较,我们还是选择了饱和磁感应强度Bs较高,温度稳定性好,价格低廉,加工方便的性价比较低的锌锰铁氧体材料,并选以此材料作为框架的EI28来绕制本例中的脉冲变压器。高频变压器铁芯EE16型磁芯,每个E:纵向尺寸:全高16 中心柱高4 上下各3 横向尺寸:总宽8 伸出部分宽5 厚:4mm。

变压器主要参数的计算

本例中的变换器采用单端反激式工作方式,单端反激变换器在小功率开关电源设计中应用非常广泛,且多路输出较方便。单端反激电源的工作模式有两种:电流连续模式和电流断续模式。前者适用于较小功率,副边二极管存在没有反向恢复的问题,但MOS管的峰值电流相对较大;后者MOS管的峰值电流相对较小,但存在副边二极管的反向恢复问题,需要给二极管加吸收电路。这两种工作模式可根据实际需求来选择,本文采用了后者。

设计变压器时大多需要考虑下面问题:变换器频率f(H2);初级电压U1(V),次级电压U2(V);次级电流i2(A);绕组线路参数n1、,n2;温升τ(℃);绕组相对电压降u;环境温度τHJ(℃);绝缘材料密度γz(g/cm3)

1)根据变压器的输出功率选取铁芯,所选取的铁芯的户,值应等于或大于给定值。

2)绕组每伏匝数

高频变压器参数计算

一. 电磁学计算公式推导:

1.磁通量与磁通密度相关公式:

Ф=B * S                    ⑴

Ф  ----- 磁通(韦伯)

B   ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯)  1韦伯每平方米=104高斯

S   ----- 磁路的截面积(平方米)

B=H * μ                    ⑵

μ  ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)

H   ----- 磁场强度(伏特每米)

H=I*N / l                     ⑶

I   ----- 电流强度(安培)

N   ----- 线圈匝数(圈T)

l   ----- 磁路长路(米)

2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式:

EL=⊿Ф / ⊿t * N             ⑷

EL=⊿i / ⊿t * L             ⑸

⊿Ф  ----- 磁通变化量(韦伯)

⊿i   ----- 电流变化量(安培)

⊿t   ----- 时间变化量(秒)

N     ----- 线圈匝数(圈T)

L     ------- 电感的电感量(亨)

由上面两个公式可以推出下面的公式:

⊿Ф / ⊿t * N=⊿i / ⊿t * L  变形可得:

N=⊿i * L/⊿Ф

再由Ф=B * S  可得下式:

N=⊿i * L / ( B * S )      ⑹

且由⑸式直接变形可得:

⊿i=EL  * ⊿t / L            ⑺

联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:

L=(μ* S )/ l * N2                   ⑻

这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素)

3.电感中能量与电流的关系:

QL=1/2 * I2 * L             ⑼

QL  -------- 电感中储存的能量(焦耳)

I   -------- 电感中的电流(安培)

L   ------- 电感的电感量(亨)

4.根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式:

N1/N2=(E1*D)/(E2*(1-D))      ⑽

N1  -------- 初级线圈的匝数(圈)     E1  -------- 初级输入电压(伏特)

N2  -------- 次级电感的匝数(圈)     E2  -------- 次级输出电压(伏特)

二. 根据上面公式计算变压器参数:

1. 高频变压器输入输出要求:

输入直流电压:         200--- 340 V

输出直流电压:         23.5V

输出电流:             2.5A * 2

输出总功率:           117.5W

2. 确定初次级匝数比:

次级整流管选用VRRM=100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个,若初次级匝数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式:

N1/N2=VIN(max) / (VRRM * k  / 2)         ⑾

N1 ----- 初级匝数     VIN(max)  ------  最大输入电压    k ----- 安全系数

N2 ----- 次级匝数     Vrrm  ------  整流管最大反向耐压

这里安全系数取0.9

由此可得匝数比N1/N2 =  340/(100*0.9/2) ≌ 7.6

3. 计算功率场效应管的最高反峰电压:

Vmax=Vin(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1              ⑿

Vin(max)  -----  输入电压最大值           Vo ----- 输出电压

Vd    ----- 整流管正向电压

Vmax=340+(23.5+0.89)/(1/7.6)

由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax ≌ 525.36(V)

4. 计算PWM占空比:

由⑽式变形可得:

D=(N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)

D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd)  ⒀

D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)

由些可计算得到占空比 D≌ 0.481

5. 算变压器初级电感量:

为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波,也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。那么计算初级电感量就可以只以PWM的一个周期来分析,这时可由⑼式可以有如下推导过程:

(P/η)/ f =1/2 * I2 * L     ⒁

P ------- 电源输出功率 (瓦特)  η ---- 能量转换效率  f ---- PWM开关频率将⑺式代入⒁式:

(P/η)/ f =1/2 * (EL  * ⊿t / L)2 * L   ⒂

⊿t =D /  f   (D ----- PWM占空比)

将此算式代入⒂式变形可得:

L=E2 * D2 *η/ ( 2 * f * P )        ⒃

这里取效率为85%, PWM开关频率为60KHz.

在输入电压最小的电感量为:

L=2002* 0.4812 * 0.85 / 2 * 60000 * 117.5

计算初级电感量为: L1 ≌ 558(uH)

计算初级峰值电流:

由⑺式可得:

⊿i=EL  * ⊿t / L=200 * (0.481/60000 )/ (558*10-6)

计算初级电流的峰值为: Ipp ≌ 2.87(A)

初级平均电流为: I1=Ipp/2/(1/D)=0.690235(A)

6. 计算初级线圈和次级线圈的匝数:

磁芯选择为EE-42(截面积1.76mm2)磁通密度为防治饱和取值为2500高斯也即0.25特斯拉, 这样由⑹式可得初级电感的匝数为:

N1=⊿i * L / ( B * S )=2.87 * (0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)

计算初级电感匝数:  N1 ≌ 36 (匝)

同时可计算次级匝数: N2 ≌ 5 (匝)

7. 计算次级线圈的峰值电流:

根据能量守恒定律当初级电感在功率管导通时储存的能量在截止时在次级线圈上全部释放可以有下式:

由⑻⑼式可以得到:

Ipp2=N1/N2* Ipp                           ⒄

Ipp2=7.6*2.87

由此可计算次级峰值电流为:Ipp2=21.812(A)

次级平均值电流为I2=Ipp2/2/(1/(1-D))=5.7(A)

6.计算激励绕组(也叫辅助绕组)的匝数:

因为次级输出电压为23.5V,激励绕组电压取12V,所以为次级电压的一半

由此可计算激励绕组匝数为: N3 ≌ N2 / 2 ≌ 3 (匝)

激励绕组的电流取:  I3=0.1(A)

绕制脉冲变压器是制作开关电源的重要工作,也是设计与制作过程中消耗大量时间和主要精力的工作。变压器做得好,整个设计与制作工作就完成了70%以上。做得不好,可能就会出现停振、啸叫或输出电压不稳、负载能力不高等现象。在变压器的温升<35℃,绕制良好的脉冲变压器的工作效率可达到90%以上,且波形质量优异,电性能参数稳定。在100kHz的使用条件下,脉冲变压器的体积可以大大减小。绕制变压器时,要尽最大的努力保证以下几点:

(1)即使输入电压最大,主开关器件导通时间最长,也不至于使变压器的磁芯饱和;

(2)初级线圈与次级线圈的耦合要好,漏电感要小;

(3)高频开关变压器会因集肤效应导致电线的电阻值增大,因而要减小电流密度。通常,工作时的最大磁通密度取决于次级线圈。

(4)一般来说,采用铁氧体磁芯E128时,要把Bm控制在3kGs以下。

                                

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《大功率高压高频变压器》

2014-11-18 admin

 1概述编辑大功率(大于10kW)、高压(大于10kV)、高频(大于20kHz)AC-DC电源变换器的应用越来越广泛,如应用于氩弧焊、静电除尘、脱水以及脱硫脱硝等工业领域。在这种大功率的高压开关电源中,实现能量的存储和传递、用以隔离和升压的高频变压器是项目设计的关键和难点,其性能的好坏不仅直接影响到输出是否产生波形的畸变及能量传输的效率,而且可能影响到功率开关器件的安全工作。2设计特点编辑大功率、高压、高频变压器与普通变压器的设计方法不同,主要表现在:绝缘需求、寄生成分、空载损耗、负载损耗、电晕放电及整流等方面。一次绕组和二次绕组之间需要有效的绝缘厚度或距离,以避免电场击穿。因此,一次绕组和二次绕组之间的电磁耦合不像传统的低压变压器那样紧凑。对于一次侧来说,这将导致寄生泄漏电感,从而影响变压器的最大功率容量。特别是在设计大功率、高压变压器的时候,如要保证足够的绝缘距离,就会有寄生电感产生。

影响漏感的因素有:①变压器的结构形式及尺寸;②铁芯形状(环形最小)、尺寸、初级和次级绕组匝数;?导线截面积、绕组绕制方式、绝缘距离等。[1] 3现有的输出模式编辑对于大功率高压开关电源,由于电压高,电流一般较大,硬开关PWM变换器受到变压器寄生参数的影响,易造成功率开关开通时产生浪涌电流,关断时产生浪涌电压,从而增加开关损耗。因此,一般采用谐振变换技术(即软开关技术),将变压器的寄生参数充分利用参与谐振,使通过功率开关的电流或电压波形为正弦波或准正弦波,实现开关的零电压(ZVS)或零电流(ZCS)开通与关断。

实现高电压大电流输出高压变压器(转换器)又可分为以下几种模式:

1) 倍压整流模式

倍压整流模式是在变换器的整流输出环节采用倍压整流技术,从而减小了变压器的升压倍数,使变压器的电压等级降低。电压等级降低了,变压器二次绕组与一次绕组的匝数比减小从而减小了寄生电容。同时,变压器的绝缘设计相对变得比较容易,很大程度上减小了变压器的体积和整个电源系统的重量。

倍压整流电路只能在负载较轻的情况下才能正常工作, 对于如静电除尘等需要大功率电源的情况下,由于电流较大,采用倍压整流将会使电压降低,达不到所要求的电压输出,因此倍压级数不能太高,一般最多为二级倍压为宜。

倍压电路在正常工作状态下,输出电压很稳定,但是当负载出现短路或者负载电场击穿放电(静电除尘)时,倍压整流电路将产生超过正常电流几十倍的浪涌电流,对电源系统的安全运行带来影响。因此,必须采取有效的保护措施加以防范,如在负载处串联限流电阻等。

2) 串/并联输出模式

该模式是在变压器内部各个次级线包之间进行串/并联组合后整流输出,或者各个次级线包单独整流输出后再进行串/并联组合,以实现所需要的功率和电压输出。各个次级线包之间具有公共的磁路。在大功率、高压、高频逆变器开关电源中,升压变压器一次侧电压较低,二次侧电压较高,通过一次侧绕组的电流很大,但二次侧绕组匝数多,因此,串/并联输出模式中升压变压器是将二次绕组分成多个线包,各个线包进行串/并联组合或者单独输出。

上述大功率高压高频变压器(转换器)的制成方式都有以下共同特点:

1) 共有一付大功率铁芯(该铁芯也有可能是几付铁芯并联);

2) 所有次级绕组绕制在一付铁芯上,各个次级绕组之间没有单独的磁芯和磁路;

3) 初级绕组绕制(装配)完成后,绕制(装配)次级绕组,初、次级绕组都共有一付铁芯;

4) 次级绕组相对初级绕组远离铁芯。

 

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