研究高頻變壓器設(shè)計(jì)中需注意的相關(guān)問(wèn)題

李世濤

摘 要：在如今的社會(huì)生活中，電力系統(tǒng)發(fā)揮著不可或缺的重要作用，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電力元件的升級(jí)換代已經(jīng)成為提升電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的有效途徑。就如今的研究而言，高頻變壓器在電力系統(tǒng)中扮演著十分重要的角色，對(duì)于提升電力運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性與利用效率有著極大的積極作用，而設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是決定高頻變壓器質(zhì)量的關(guān)鍵，若是在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)大大降低高頻變壓器的質(zhì)量。基于此，為了提升高頻變壓器的質(zhì)量和利用價(jià)值，本文將探討高頻變壓器設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，旨在為相關(guān)技術(shù)工作者提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：高頻變壓器;設(shè)計(jì)環(huán)節(jié);相關(guān)問(wèn)題

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.182

高頻變壓器是目前電力系統(tǒng)中非常常見(jiàn)的電力裝置，其結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求與設(shè)計(jì)方案和材料組成都直接影響著變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性，對(duì)其進(jìn)行深入、具體的設(shè)計(jì)研究，有利于大大提升高頻變壓器的利用價(jià)值。在實(shí)際的高頻變壓器設(shè)計(jì)工作中，具有技術(shù)參數(shù)分析和材料選擇等方面的關(guān)鍵問(wèn)題，這些問(wèn)題都直接影響著高頻變壓器的自身質(zhì)量，嚴(yán)重制約著高頻變壓器質(zhì)量的提升和電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的增強(qiáng)，如何規(guī)避高頻變壓器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的不良問(wèn)題已經(jīng)成為相關(guān)設(shè)計(jì)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)話題。因此，廣大高頻變壓器設(shè)計(jì)人員必須要積極關(guān)注設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的諸多不良問(wèn)題，并采取切實(shí)可行的措施給予解決和優(yōu)化，這對(duì)提升高頻變壓器的質(zhì)量與應(yīng)用價(jià)值有著十分重要的意義。

1 高頻變壓器所在工作電路

通常情況下，高頻變壓器工作在放大電路中，是放大器不可或缺的構(gòu)成裝置，因此在設(shè)計(jì)高頻變壓器時(shí)，設(shè)計(jì)工作人員需要把高頻變壓器與放大器相互結(jié)合，以此來(lái)準(zhǔn)確、高效地確定變壓器的相關(guān)技術(shù)要求。例如我們生活中常見(jiàn)的電源變壓器，變壓器的次級(jí)一般是由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定的，而在具體設(shè)計(jì)高頻變壓器的環(huán)節(jié)，需要深入了解阻抗匹配的基礎(chǔ)理論，按照負(fù)載阻抗合理給出匝數(shù)比，從而科學(xué)地算出電流與電壓，與此同時(shí)，電流與電壓計(jì)算還需要按照輸出功率和負(fù)載阻抗的實(shí)際值。高頻變壓器設(shè)計(jì)和研究過(guò)程、模式與音頻變壓器有很多地方是一樣的，等效電路都是用來(lái)分析的必要條件，區(qū)別之處是高頻變壓器的頻率得到了提升，所以在設(shè)計(jì)高頻變壓器時(shí)，需要充分考慮一些參數(shù)分布情況，并在具體的設(shè)計(jì)計(jì)算中簡(jiǎn)化。

2 高頻變壓器的銅心選擇

非晶、超微晶合金材料、軟磁鐵氧體材料是高頻變壓器最為常見(jiàn)的磁性材料，在具體應(yīng)用時(shí)有著很大的區(qū)別，而且不同位置元件的基本特性也有著很大的區(qū)別，設(shè)計(jì)人員需要深入分析各個(gè)部件的具體需求，才能更快地選出合適的材料，主要通過(guò)以下四種方式來(lái)選擇：其一，按照工作頻率選擇磁芯材料。盡管高頻變壓器都是高頻，但是頻率卻存在著的很大的差異，設(shè)計(jì)工作者需要按照工作頻率來(lái)確定磁芯的材料，如工作頻率在100kHz范圍內(nèi)，通常選取Mn-Zn鐵氧體材料，若是工作頻率高于1MHz，通常選取Ni-Zn材質(zhì);其二，按照變壓器具體的種類來(lái)確定鐵氧體磁心的種類。高頻變壓器的類型與種類不同將直接影響著鐵氧體中品種的選擇，若是高頻變壓器需要具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，必須需要大大降低材料的損耗，這樣就能夠使用國(guó)內(nèi)自產(chǎn)的JP3、R2KD等等，也可以使用其他國(guó)家生產(chǎn)的PC40等;其三，按照變壓器的具體技術(shù)要求采用合適形狀的鐵心;而且鐵氧體磁心的形狀不同，所制作高頻變壓器的電氣參數(shù)也有著顯著差別，在深入了解各種形狀磁心參數(shù)的好處與弊端的基礎(chǔ)上，更好地確定變壓器的電氣技術(shù)要求，需要將磁心生產(chǎn)為參數(shù)最合理、最適用的形狀，如高頻變壓器要有較高的品質(zhì)因數(shù)和很小的漏感，則能夠選擇罐形磁心亦或是PQ型磁心;其四，按照電力企業(yè)可以接受的耗損來(lái)合理給定變壓器的磁感應(yīng)強(qiáng)度。在實(shí)際使用環(huán)節(jié)顯示，高頻變壓器的溫升會(huì)受到很大的制約，要想大大提升變壓器的使用效率，提升經(jīng)濟(jì)效益，需要將變壓器的銅損與磁心損耗維持在一樣的狀態(tài)，在合理溫升的基礎(chǔ)上，高頻變壓器磁心損耗就能夠給定了，在此工作頻率的基礎(chǔ)上，按照磁心的損耗線路圖便能夠獲取變壓器的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

3 注意線圈在高頻下的損耗

在高頻變壓器實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，由于趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響，其線圈交流電阻要比直流電阻增大很多，交流電阻會(huì)有相應(yīng)的增大，直接影響著高頻變壓器的損耗和升溫，相關(guān)設(shè)計(jì)工作者需要采取有效措施最大限度地降低趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)帶來(lái)的不良作用，在高頻的基礎(chǔ)上算出交流電阻的具體數(shù)值。在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，若想降低趨膚效應(yīng)帶來(lái)的影響，可以采取直徑大大小于趨膚深度的導(dǎo)線，在電流比較大時(shí)應(yīng)用雙線、多根絞線的模式;為了降低鄰近效應(yīng)的消極作用，能夠利用減小導(dǎo)線直徑的辦法，最大限度地減小繞組的層數(shù)，此外，技術(shù)人員還可以通過(guò)初、次級(jí)交叉繞制的方式降低鄰近效應(yīng)的影響。

4 結(jié)論

總而言之，高頻變壓器在電力系統(tǒng)中的有效運(yùn)用，為我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展提供了顯著力量，相關(guān)設(shè)計(jì)工作者要著重思考高頻變壓器所在電路適應(yīng)性、相關(guān)運(yùn)行參數(shù)和銅心選擇等方面的關(guān)鍵問(wèn)題，全面提升高頻變壓器設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，為電力事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

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