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稳压变压器设计二例
[发布时间]:2010年7月15日 [来源]:电子变压器资讯网 [点击率]:4429
【导读】: 稳压变压器(ConsTant Voltage Transformer-CVT)有广泛的应用领域,尤其对电路电压要求高可靠并具有自动调整能力的设备。稳压变压器是由含有一个不饱和磁路与一个饱和磁路以及...

         稳压变压器(ConsTant Voltage Transformer-CVT)有广泛的应用领域,尤其对电路电压要求高可靠并具有自动调整能力的设备。稳压变压器是由含有一个不饱和磁路与一个饱和磁路以及谐振电容组成的,它利用初次级磁路分别工作于B-H磁化曲线的线性区域与非线性区域而达到稳压目的。这样就可避免变压器的输出电压随入网市电的波动(在用电高峰时可达15~20%)而波动,导致普通变压器电源中的调整管不能正常启动或过压击穿,使后接电路不能正常工作或电路起火等恶性事件的发生。
相对于一般变压器来说,稳压变压器有如下特殊优点:
      a.  因为稳压变压器的初级、次级绕组是分开绕制的,并由磁分路磁心将其隔离,初级与次级绕组之间的耦合电容非常小,变压器的次级与谐振线圈形成紧耦合,谐振频率接近工频;电路在谐振状态时,对谐振频率以外的其它各种频率的干扰信号呈现极高的阻抗。因此稳压变压器具有很强的抗干扰能力。通常对电源周围的干扰信号的衰减程度可达40db。
      b. 鉴于上面提到的这类变压器的独特结构即初次级绕组分别独立绕制,然后套置于同一铁心柱上,又有磁分路铁心隔离,留有间隙。所以从结构上就设计成为一种高漏抗变压器,漏感会限制初级电流的增大。但是我们也应注意到,它和通常所说的高漏抗变压器又有不同,原因是其次级饱和磁心回路里还有谐振回路,可以阻止初级耦合的迅速减弱,非饱和磁心回路自成初级磁路,构成保护环;在变压器突然超载或短路时,输出电压会急剧地下降,甚至趋近于零,呈现出高漏抗变压器的下垂软特性,致使初级电流的增值不会超过额定电流的一倍。这就是说,稳压变压器具有严重过载和短路的保护特性。这种特性不仅可以保护电路的电子元件,如电路中的调整管不被击穿,而且也使变压器自身得到可靠的保持。为此,这种合格变压器的正常寿命可以达到20×104小时。
      c. 利用稳压变压器整流滤波做直流稳压电源,可以省去通常用作稳压的调整管等许多电子元器件,结构上也无需用屏蔽罩,这就相对提高了整机设备的效率,降低了成本,提高了可靠性和增大了稳压范围。特别对固定电阻性的负载,在输入电源电压由额定电压的+10%~-20%范围内变动时,输出电压的稳定度可达到0.1~0.3%的精度,甚至更高。
稳压变压器也有其不足之处,如磁心的饱和损耗较大,温升较高(55~60K),有轻微的噪声;效率与效率受频率及负载变化的影响较大;另外在生产过程中,把稳压变压器调试到具有较高稳压度则需要较大工作量。
稳压变压器的基本类型有:a.磁饱和稳压变压器,其工作原理见图1。其磁心柱的截面积不同于一般变压器。截面积大的磁心柱上放置初级绕组;次级绕组所在的磁心柱的截面积小。其工作特性是利用磁饱和来实现稳定的电压输出。在图1中,当μ1低于额定值时,μ2由初次级绕组的匝比决定;当μ1值升高至使次级绕组磁心中的磁通达饱和状态时,如μ1再升高,则次级绕组磁心中的磁通因饱和不会再增加即溢漏至空气中了。因而μ2也不再按按初次级绕组的匝比升高而保持稳定输出。b.有补偿绕组的稳压变压器(见图2)。它们是在初级绕组的磁心柱上或者在磁分路上增加一只绕向与初级绕组绕向相反的补偿绕组以抵消输入电压变化而影响输出电压的稳定。c.用两个磁心的交流稳压变压器(见图3)。这是一种用非饱和电抗器和磁饱和变压器组成的结构。由图3可见,绕组NS绕在非饱和电抗器L上,和饱和式自耦变压器TA上的绕组N1串联,接至电源输入端。电容器C与TA上的全部绕组并联形成谐振电路,以提高稳压器的效率。C的容量与稳压器的输出功率有关,100VA以下的稳压器为4~6μF,100~250VA为6~10μF。为提高输出电压稳定度,在次级绕组N2与负载之间串联一个补偿绕组NK(绕在非饱和电抗器磁心上,与N2反极性串联)。
图3 两个铁心的稳压器
图4 稳压变压器的基本电路

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