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电子元件知识讲座(八)R型变压器

材料写作网    时间: 2020-06-29 05:08:20     阅读:次     手机站

R型变压器是日本在20世纪80年代研制成功的一种新型电力电子变压器,并于20世纪90年代初进入中国。R型变压器是在不改变传统变压器铁心材料的前提下,采用全新结构设计制成的一种高性能变压器。R型变压器的出现,在当时被称为是变压器技术的一次革命。

1 传统变压器铁心存在的缺点

各种传统变压器虽然用途、电压等级和容量不同,但它们的基本结构是一样的,即都是由铁心和绕组组成。铁心结构分叠片式和卷绕式两类,并且有多种形状。传统变压器铁心各有其优点,但不同类型的铁心也各有其不足之处。例如,如图1所示的EI型铁心,磁路呈矩形,在E型和I型铁心结合处必然会出现气隙,这会使磁阻变大,激励安匝数和损耗增加。这种铁心的磁感应分布不均匀,在a处的磁感应较大;在b处的磁感应较小,不能充分利用铁心材料的饱和磁感应强度。EI型铁心的线圈截面积也为矩形,因此漏感较大,使变压器特性变劣。后来出现的C型铁心采用冷轧硅钢带卷绕而成,磁感应方向和晶粒取向与轧制方向一致。在制造铁心时,先将硅钢带绕成矩形并黏接为一个整体,再切割成两半,两个接合面经过研磨,可以保证装配时的气隙很小,如图2所示。但是,尽管C型铁心气隙很小,由于磁路仍为矩形,内角处(类似图1中的a处角)的磁感应强度仍较大,线圈同样有较大的漏感。环形铁心由钢带卷制成圆形,没有气隙,磁路设计比较合理(见图3)。但是,环形铁心的线圈绕制工艺比较复杂,特别是粗导线的绕制更加困难,有时不得不用多股细绝缘导线并联。

R型电子变压器是R型变压器的一个重要的代表性产品。为使读者对R型电子变压器有更好的理解,这里有必要介绍一下传统电子变压器铁心的制造工艺。目前绝大多数电子变压器多采用叠片式铁心结构,三相铁心材料是厚度约为0.3mm的冷轧取向型硅钢卷料;将其纵向剪切成一定宽度的带料后,再横向切成一定长度的条料(其中用作铁轭的条料还须冲裁缺口),然后拼叠出三相铁心。这种传统结构的铁心横截面不易夹紧,占空系数约为0.9,在每相磁路中有多个气隙,铁心加工和组装后一般不退火,导致空载损耗和运行噪声均较大。为了提高铁心的性能,需要采用分级卷绕不切割阶梯形截面卷绕铁心,并进行退火处理。采用这种卷绕铁心的电力变压器的空载损耗和噪声等指标比采用叠片式铁心的变压器有一定提高,但其截面占空系数也只有0.9左右,并且不仅浪费大量铜材,负载损耗也增大。欲提高占空系数,必须增加阶梯的数目,这势必增加生产加工的难度...



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