誰見過這種鎮流器
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一般的電源變壓器次級電壓隨電網電壓的波動而波動,電網電壓的波動可達±15%,因此對于一些電壓穩定性要求高的設備就不再適用,如果設計一種次級電壓不隨電網電壓變化而變化的變壓器,這個問題就解決了.那么怎樣才能實現次級電壓不隨電網電壓變化而變化?下面我們詳細地討論.
2原理
如果我們設計這樣一個變壓器,如圖1所示,它由鐵心,初級繞組,次級繞組,磁分路,諧振電容器,補償繞組組成.初級繞組放在鐵心的非飽和處,次級繞組放在鐵心的磁飽和處,當初級輸入電壓升高或降低時,在鐵心中增減的磁通經磁分路自成回路,而次級繞組所處的鐵心始終保持磁飽和狀態,所以不會再增加和減少磁通.因此,次級繞組的感應電動勢不會因電網電壓的變化而變化.下面具體分析一下空載和有負載時的工作情況.
(1)空載
空載時,假設初級電壓為U1,電流為I1,圈數為N1,則磁通為I1N1,由于漏磁通回路有空氣間隙,而空氣磁阻較大,所以大部分磁通通過次級線圈閉合,漏磁很少.
因為E=4.44fNm,所以V1+E1+E漏=0.
(2)負載
有負載時,次級有電流I2流過,次級匝數為N2,次級磁通勢為I2N2.變壓器鐵心磁通,初級次級共同產生,次級磁通也可分為一部分,一部分與初級匝連成主磁通,另一部分通過漏磁鐵心只與次級匝連或為漏磁阻,次級所產生的主磁通和初級相反.在一般變壓器中,次級產生的反相磁通,初級電流會就此增加以抵消次級磁通,使主磁通基本保持不變.而在穩壓變壓器中,由于有磁分路的存在,有同樣的次級電流時,產生同樣的漏磁通,但一部分成為漏磁通,有一部分去抵消初級線圈中的主磁通,由于抵消部分較少,所以初級電流增加很少,真正用于建立次級主磁通也就減少了.另外,由于諧振線圈的存在,所產生的電流形成磁通與主磁通同相,使次級工作在深飽和狀態,而初級工作在非飽和狀態,形成一個基本穩定的交變
磁場磁路.再加上補償線圈Nk與次級線圈串聯(反極性 ) , 這 樣 就 確 保 了 當 輸 入 電 壓 在 一 定 范 圍 內 變 化 時 , 次 級 輸 出 電 壓 基 本 不 變 時 , 從 而 實 現 輸 出 電 壓 的 穩 定 性 .
圖1變壓器結構示意圖
3基本結構
穩壓變壓器結構一般采用WCD型、WED型和WEI型.WCD型穩壓變壓器一般適用于輸出功率在100W以下;WED型穩壓變壓器一般適用于輸出功率在1000W以下;WEI型穩壓變壓器一般適用于輸出功率1000W以上.
4設計
設輸入電壓為Ua~Ub,頻率為f,輸出功率為P2,輸出電壓為U2.
輸入電壓U1=(Ua+Ub)/2,
負載電流IL=P2/U2
鐵心截面積:選功率2×P2的鐵心(查表).
取飽和磁感應強度BS=2.1T,不飽和取B1=0.8Bs.
初級匝數N1=(U1×104)/4.44fBPSC,
次級匝數N2=(U2×104)/4.44fBPSC.
諧振繞組總圈數:
NCT=初級匝數,NCT=(UC×104)/4.44fBPSC(其中UC為電容器工作電壓),因為一部分為共用的,則有NC=NCT-N2.
初償繞組Nk=0.1N2
諧振電容無功功率PC=2P2
諧振繞組電流IC=PC/UC
電容量C=IC/2πfU2
輸出繞組電流I22=IL2+IC2
初級繞組導線直徑d12=1.132I1/J
輸出繞組導線d22=1.132I2/J
諧振繞組導線直徑dC2=1.132IC/J
補償繞組導線性徑Dk2=1.132IL/J
5穩壓變壓器的制作要點
由于穩壓變壓器工作在磁飽和狀態,鐵心容易產生振動而產生噪聲,尤其是磁分路片在鐵心中,更容易產生噪音.因此在制造時,為了降低噪聲,首先應將磁分路預先膠合牢,再固定在鐵心中,尤其是WCD型鐵心,為了保持窗口一致性,加工磁分路時必須比窗口尺寸略小0.2mm~0.3mm,每付磁分路應事先配好,不能互換.在裝配和校驗穩壓變壓器時,當各項指標達到標準時,還必須使兩個線包將磁分路壓緊,如有間隙,應墊入絕緣片,防止振動.
另外,變壓器浸漬應采取真空浸漬,為了更好地防止振動,最好進行一次浸漬.如果變壓器在裝配校驗中噪聲很大,那么,光靠浸漬來解決噪聲是無濟于事的.必須重新安裝,檢驗,直至噪聲降低為止.
前面談到穩壓變壓器是工作在飽和區的,對外泄漏磁場十分嚴重,因此固定鐵心的夾子件和底座都處在強交變磁場中,這些金屬件在變換磁場中同樣產生磁滯和渦流損耗而發燙,所以一些緊固件必須采用鋁制和不銹鋼材料,防止磁化.同樣,設計電機箱時,最好采用鋁材,其同部應有足夠的空間,以防止雜散磁場對電機箱吸引而共振,也可增加對流,隨風散熱.
6小結
由于穩壓變壓器采用了磁分路,諧振線圈及補償線圈具有抗電網電壓波動性,當電網電壓從170V至260V變化時,輸出電壓變化小于± 2%,抗干擾能力強,對來自電網的各種干擾脈沖具有良好的衰減作用.自保護性好,即當輸出短路時,輸入功率自動減小.這是一般變壓器無法與之相比的.當然,穩壓變壓器還存在負載穩定性差、電網頻率敏感性強、溫升高、體積大,為了解決這些問題,必須采用一種新型穩壓電源即穩壓變壓器構成的整流電源和電流控制型穩壓電路.
一般的電源變壓器次級電壓隨電網電壓的波動而波動,電網電壓的波動可達±15%,因此對于一些電壓穩定性要求高的設備就不再適用,如果設計一種次級電壓不隨電網電壓變化而變化的變壓器,這個問題就解決了.那么怎樣才能實現次級電壓不隨電網電壓變化而變化?下面我們詳細地討論.
2原理
如果我們設計這樣一個變壓器,如圖1所示,它由鐵心,初級繞組,次級繞組,磁分路,諧振電容器,補償繞組組成.初級繞組放在鐵心的非飽和處,次級繞組放在鐵心的磁飽和處,當初級輸入電壓升高或降低時,在鐵心中增減的磁通經磁分路自成回路,而次級繞組所處的鐵心始終保持磁飽和狀態,所以不會再增加和減少磁通.因此,次級繞組的感應電動勢不會因電網電壓的變化而變化.下面具體分析一下空載和有負載時的工作情況.
(1)空載
空載時,假設初級電壓為U1,電流為I1,圈數為N1,則磁通為I1N1,由于漏磁通回路有空氣間隙,而空氣磁阻較大,所以大部分磁通通過次級線圈閉合,漏磁很少.
因為E=4.44fNm,所以V1+E1+E漏=0.
(2)負載
有負載時,次級有電流I2流過,次級匝數為N2,次級磁通勢為I2N2.變壓器鐵心磁通,初級次級共同產生,次級磁通也可分為一部分,一部分與初級匝連成主磁通,另一部分通過漏磁鐵心只與次級匝連或為漏磁阻,次級所產生的主磁通和初級相反.在一般變壓器中,次級產生的反相磁通,初級電流會就此增加以抵消次級磁通,使主磁通基本保持不變.而在穩壓變壓器中,由于有磁分路的存在,有同樣的次級電流時,產生同樣的漏磁通,但一部分成為漏磁通,有一部分去抵消初級線圈中的主磁通,由于抵消部分較少,所以初級電流增加很少,真正用于建立次級主磁通也就減少了.另外,由于諧振線圈的存在,所產生的電流形成磁通與主磁通同相,使次級工作在深飽和狀態,而初級工作在非飽和狀態,形成一個基本穩定的交變
磁場磁路.再加上補償線圈Nk與次級線圈串聯(反極性 ) , 這 樣 就 確 保 了 當 輸 入 電 壓 在 一 定 范 圍 內 變 化 時 , 次 級 輸 出 電 壓 基 本 不 變 時 , 從 而 實 現 輸 出 電 壓 的 穩 定 性 .
圖1變壓器結構示意圖
3基本結構
穩壓變壓器結構一般采用WCD型、WED型和WEI型.WCD型穩壓變壓器一般適用于輸出功率在100W以下;WED型穩壓變壓器一般適用于輸出功率在1000W以下;WEI型穩壓變壓器一般適用于輸出功率1000W以上.
4設計
設輸入電壓為Ua~Ub,頻率為f,輸出功率為P2,輸出電壓為U2.
輸入電壓U1=(Ua+Ub)/2,
負載電流IL=P2/U2
鐵心截面積:選功率2×P2的鐵心(查表).
取飽和磁感應強度BS=2.1T,不飽和取B1=0.8Bs.
初級匝數N1=(U1×104)/4.44fBPSC,
次級匝數N2=(U2×104)/4.44fBPSC.
諧振繞組總圈數:
NCT=初級匝數,NCT=(UC×104)/4.44fBPSC(其中UC為電容器工作電壓),因為一部分為共用的,則有NC=NCT-N2.
初償繞組Nk=0.1N2
諧振電容無功功率PC=2P2
諧振繞組電流IC=PC/UC
電容量C=IC/2πfU2
輸出繞組電流I22=IL2+IC2
初級繞組導線直徑d12=1.132I1/J
輸出繞組導線d22=1.132I2/J
諧振繞組導線直徑dC2=1.132IC/J
補償繞組導線性徑Dk2=1.132IL/J
5穩壓變壓器的制作要點
由于穩壓變壓器工作在磁飽和狀態,鐵心容易產生振動而產生噪聲,尤其是磁分路片在鐵心中,更容易產生噪音.因此在制造時,為了降低噪聲,首先應將磁分路預先膠合牢,再固定在鐵心中,尤其是WCD型鐵心,為了保持窗口一致性,加工磁分路時必須比窗口尺寸略小0.2mm~0.3mm,每付磁分路應事先配好,不能互換.在裝配和校驗穩壓變壓器時,當各項指標達到標準時,還必須使兩個線包將磁分路壓緊,如有間隙,應墊入絕緣片,防止振動.
另外,變壓器浸漬應采取真空浸漬,為了更好地防止振動,最好進行一次浸漬.如果變壓器在裝配校驗中噪聲很大,那么,光靠浸漬來解決噪聲是無濟于事的.必須重新安裝,檢驗,直至噪聲降低為止.
前面談到穩壓變壓器是工作在飽和區的,對外泄漏磁場十分嚴重,因此固定鐵心的夾子件和底座都處在強交變磁場中,這些金屬件在變換磁場中同樣產生磁滯和渦流損耗而發燙,所以一些緊固件必須采用鋁制和不銹鋼材料,防止磁化.同樣,設計電機箱時,最好采用鋁材,其同部應有足夠的空間,以防止雜散磁場對電機箱吸引而共振,也可增加對流,隨風散熱.
6小結
由于穩壓變壓器采用了磁分路,諧振線圈及補償線圈具有抗電網電壓波動性,當電網電壓從170V至260V變化時,輸出電壓變化小于± 2%,抗干擾能力強,對來自電網的各種干擾脈沖具有良好的衰減作用.自保護性好,即當輸出短路時,輸入功率自動減小.這是一般變壓器無法與之相比的.當然,穩壓變壓器還存在負載穩定性差、電網頻率敏感性強、溫升高、體積大,為了解決這些問題,必須采用一種新型穩壓電源即穩壓變壓器構成的整流電源和電流控制型穩壓電路.
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