文档介绍：电源技术与电子变压器
1、电子变压器在电源技术中的作用
电子变压器和半导体开关器件,半导体整流器件,电容器一起,称为电源装置中的4大主要元器件。根据在电源装置中的作用,电子变压器可以分为:
(1)起电压和功率变换作用的电源变压器,功率变压器,整流变压器,逆变变压器,开关变压器,脉冲功率变压器;
(2)起传递宽带、声频、中周功率和信号作用的宽带变压器,声频变压器,中周变压器;
(3)起传递脉冲、驱动和触发信号作用的脉冲变压器,驱动变压器,触发变压器;
(4)起原边和副边绝缘隔离作用的隔离变压器,起屏蔽作用的屏蔽变压器;
(5)起单相变三相或三相变单相作用的相数变换变压器,起改变输出相位作用的相位变换变压器(移相器);
从以上的列举可以看出,不论是直流电源,交流电源,还是特种电源,都离不开电子变压器。有人把电源界定为经过高频开关变换的直流电源和交流电源。在介绍软磁电磁元件在电源技术中的作用时,往往举高频开关电源中的各种电磁元件为例证。同时,在电子电源中使用的软磁电磁元件中,各种变压器占主要地位,因此用变压器作为电子电源中软磁元件的代表,称它们为“电子变压器”。
2、电源技术对电子变压器的要求
电源技术对电子变压器的要求,像所有作为商品的产品一样,是在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好。有时可能偏重价格和成本,有时可能偏重效率和性能。现在,轻、薄、短、小成为电子变压器的发展方向,是强调降低成本。从总的要求出发,可以对电子变压器得出四项具体要求:使用条件,完成功能,提高效率,降低成本。
(1)使用条件
电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性。以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性。
可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度。决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点。软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大。
电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰。电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声。电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩。磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大。铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10-6,必须采取减少噪声抑制干扰的措施。高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10-6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10-6。
(2)完成功能
电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2种。特殊元件完成的功能另外讨论。变压器完成的功能有3个:功率传送、电压变换和绝缘隔离。电感器完成功能有2个:功率传送和纹波抑制。
功率传送有2种方式。第一种是变压器传送方式,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,加在负载上,从而使电功率从原边传送到副边。传送功率的大小决定于感应电压,也就是决定于单位时间内的磁通密度变量ΔB。ΔB与磁导率无关,而与饱和磁通密度Bs和剩余磁通密度Br有关。
功率传送的第二种是电感器传送方式,即输入给电感器绕组的电能,使磁芯激磁,变为磁能储存起来,然后通过去磁变成电能释放给负载。传送功率的大小决定于电感器磁芯的储能,也就是决定于电感器的电感量。电感量不直接与饱和磁通密度有关,而与磁导率有关,磁导率高,电感量大,储能多,传送功率大。
(3)提高效率
提高效率是对电源和电子变压器的普遍要求。虽然,从单个电子变压器来看,损耗不大。例如,100VA电源变压器,效率为98%时,损耗只有2W并不多。但是成十万个、成百万个电源变压器,总损耗可能达到上十万W,甚至上百万W。还有许多电源变压器一直长期运行,年总损耗相当可观,有可能达到上千万kW·h。显然,提高电子变压器的效率,可以节约电力。节约电力后,可以少建发电站。少建发电站后,可以少消耗煤和石油,可以少排放CO2,SO2,NOx,废气,污水,烟尘和灰渣,减少对环境的污染。既具有节约能源,又具有保护环境的双重社会经济效益。因此,提高效率是对电子变压器的一个主要要求。
电子变压器的损耗包括磁芯损耗(铁损)和线圈损耗(铜损)。铁损只要电子变压器投入工作,一直存在,是电子变压器损耗的主要部分。因此,根据铁损选择磁芯材料,是电子变压器设计的主要内容,铁损也成为评价软磁材料的一个主要参数。铁损与电子变压器磁芯的工作磁通密度和工作频率有关,在介绍软磁材料的铁损时,必须说明是在什么工作磁通密度下和什么工作频率下的损耗。例如,,。