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《畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文翻譯功率變壓器設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、功率變壓器設(shè)計(jì)功率變壓器設(shè)計(jì)本節(jié)了包括對(duì)應(yīng)用于降壓衍生式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的功率變壓器的設(shè)計(jì):如正激變換器,橋式,半橋式,和中心抽頭的全波整流等.下一節(jié)將涵蓋回掃變壓器(即耦合電感).在更專業(yè)的應(yīng)用中,這里討論的原則是普適的.變壓器的功能在開關(guān)式電源中使用功率變壓器的目的是瞬時(shí)且有效地將功率從一個(gè)外部電源傳遞到一個(gè)外部負(fù)載.與此同時(shí),變壓器還提供了重要的附加功能:·建立起有效地適用于各種不同輸入/輸出電平的初級(jí)次級(jí)匝比·多個(gè)不同繞數(shù)的次級(jí)可用于獲得多個(gè)不同電平的輸出·分離的初級(jí)和次級(jí)繞組實(shí)現(xiàn)了高壓輸入/輸出隔離,這在離線
2、應(yīng)用的安全方面尤為重要變壓器中的儲(chǔ)能理想情況下,變壓器不儲(chǔ)存任何能量—所有能量都在瞬間從輸入轉(zhuǎn)移到輸出.實(shí)際上,所有變壓器都會(huì)存儲(chǔ)一些期望之外的能量:·漏感代表了在繞組之間的非磁性區(qū)域存儲(chǔ)的能量,它是由不完美的通量耦合造成的.在等效電路中,漏感是與繞組串聯(lián)的,存儲(chǔ)的能量則與負(fù)載電流的平方成正比.·互感(磁化電感)代表了在磁芯中有限的滲透和組裝時(shí)的小間隙中存儲(chǔ)的能量.在等效電路中,互感與繞組并聯(lián)接入.其儲(chǔ)能是一個(gè)和繞組的伏-秒每轉(zhuǎn)有關(guān)的函數(shù),與負(fù)載電流無(wú)關(guān).儲(chǔ)能的不良影響在開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí),漏感使開關(guān)和整流器之間電流的轉(zhuǎn)
3、移產(chǎn)生延遲.這些延遲與負(fù)載時(shí)間成正比,是引起調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié)問(wèn)題的主要原因.本手冊(cè)中的參考文獻(xiàn)(R4)詳細(xì)的說(shuō)明了這一點(diǎn)。在開關(guān)轉(zhuǎn)換中,互感和漏感會(huì)導(dǎo)致電壓尖峰,從而產(chǎn)生電磁干擾,并對(duì)開關(guān)和整流器造成破壞或損壞。所以保護(hù)緩沖器和鉗位器是必須的,這樣儲(chǔ)能就作為緩沖器或鉗位器的損耗被消耗了。如果損耗過(guò)大,就必須使用非耗散緩沖電路(更為復(fù)雜)以便回收大部分這些能量。在零電壓轉(zhuǎn)換電路(zvt)中,有時(shí)候可以很好地利用漏感和互感能量。需要注意的是,輕載時(shí)漏感能量會(huì)消失,而互感能量常常是不可預(yù)測(cè)的,它取決于磁芯配合情況等因素。
4、損耗和溫升為了獲得所需要的整體電源效率,變壓器損耗有時(shí)候會(huì)直接受到限制。更多情況下,繞組中間的鐵芯表面最大“熱點(diǎn)”溫升限制了變壓器損耗。溫升(C)與熱阻(C/瓦特)倍數(shù)的功率損耗(瓦特)是相等的。ΔT=RT*PL最后,應(yīng)用中合適的鐵心大小就是滿足需求功率的最小鐵心,并且在變壓器溫升或電源效率方面的損耗是可以接受的.溫升限制在用電設(shè)備或工業(yè)應(yīng)用中,變壓器溫升40-50°C是可以接受的,這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部最高溫度為100°C.但是更明智的做法可能是選擇下一個(gè)尺寸更大的鐵心來(lái)獲得溫升的降低和損耗的減少,從而改善供電效率.損耗
5、損耗是難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的.鐵心制造商提供的鐵心損耗數(shù)據(jù)并非總是可靠,部分原因是在正弦驅(qū)動(dòng)條件下做出的測(cè)量.低頻繞組的損耗很容易計(jì)算,但是由于矩形開關(guān)電流波形中的高頻諧波分量的存在,高頻渦流損耗難以準(zhǔn)確判斷.第3節(jié)詳細(xì)討論了這個(gè)問(wèn)題.計(jì)算機(jī)軟件可以大大減輕繞組損耗計(jì)算的困難,包括高次諧波的計(jì)算熱阻溫升不僅取決于變壓器損耗,而且還取決于從外部環(huán)境到中央熱點(diǎn)的熱阻,RT(°C/瓦).熱阻是一個(gè)重要參數(shù),不幸的是想用一個(gè)合理的精確程度來(lái)界定它是非常困難的.它有兩個(gè)主要組成部分:熱源(鐵心和繞組)和變壓器表面之間的內(nèi)部熱阻RI
6、和表面到外部環(huán)境間的外部熱阻RE.內(nèi)部熱阻在很大程度上取決于物理結(jié)構(gòu).由于熱源分布在整個(gè)變壓器,所以它很難量化.它與從表面到內(nèi)部熱點(diǎn)的RI并不相關(guān),因?yàn)閷?shí)際上那一點(diǎn)產(chǎn)生的熱量是非常少的.鐵心(環(huán)形鐵心除外)中產(chǎn)生的熱量大部分來(lái)自于靠近變壓器表面的地方.繞組產(chǎn)生的熱量分布在表面和內(nèi)部鐵心之間.盡管銅的熱阻非常低,電氣絕緣和空隙提高了繞組的RT.這是一個(gè)專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)都非常有用的設(shè)計(jì)領(lǐng)域.幸運(yùn)的是,內(nèi)部熱阻遠(yuǎn)小于外部的RE(除了高速風(fēng)冷),而且盡管RI不容忽視,它與RE相比通常也不是非常的重要.外部的RE主要是一個(gè)和
7、變壓器表面空氣對(duì)流有關(guān)的函數(shù),可能是自然的對(duì)流,也可能是強(qiáng)制的空氣.自然對(duì)流冷卻的RE很大程度上取決于變壓器是如何安裝以及如何阻礙它周圍的空氣流動(dòng)的.當(dāng)變壓器被安裝在水平面且被高組件包圍或是安裝在一個(gè)相對(duì)較小的外殼中,比起裝在垂直表面上,將由于”煙囪效應(yīng)”而獲得一個(gè)明顯更高的RE。在強(qiáng)制風(fēng)冷卻時(shí),RE可以被降到一個(gè)非常小的值,它取決于空氣的流速。在這種情況下內(nèi)部的RI成為了首要關(guān)注的問(wèn)題。在強(qiáng)制風(fēng)冷卻時(shí),熱阻和溫升常常變得無(wú)關(guān)緊要,因?yàn)闉榱藢?shí)現(xiàn)供電效率的目標(biāo),一個(gè)絕對(duì)的損耗限制成為主要問(wèn)題。對(duì)于自然對(duì)流冷卻的平均
8、情況,可以粗略的使用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則:RE=800OC-cm2/WattASincm2°C/Watt此處As是變壓器除去安裝表面的總表面積。計(jì)算As是費(fèi)時(shí)的,但是另一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)則同樣簡(jiǎn)化了這一點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)給定類別的鐵心,例如ETD或EC系列的E-E鐵心,其相對(duì)比例對(duì)于所有鐵心類別都相當(dāng)類似。因此對(duì)于所有ETD或EC系列的鐵心,可用表面積As都是繞組窗口面積Aw的約22倍。將