环形变压器应用中应注意的问题

　4．4自耦变压器 当只要求升压或，而不要求初级与次级绕组隔离的情况下，使用自耦变压器是合适的。自耦变压器具有体积小，成本低、传输功率大等优点，用环形铁心绕制自耦变压器因初次级绕组不需绝缘，加工十分方便，体积、重量更小，造价更低。要注意的是自耦变压器初、次级绕组的公共端（COM）要接零线，这样才安全。 自耦变压器电路如图5所示，它的额定功率PAH按式（4）计算。PAH=PAO(UH－UL)/UH(VA)（4）

　　式中：PAO——自耦变压器输出功率（VA）； UH——高电压绕组电压（V）； UL——低电压绕组电压（V）。

　　4．5温升问题 环形变压器的温升特性曲线示于图6，从图6可看出环形变压器的温升是较低的，对标准型系列，即便是过载120%，温升也不超过70℃。 变压器的温升是由铁损和铜损两部分决定的，对叠片式变压器，这两部分基本相等，但环形变压器由于采用优质冷轧硅钢片绕制，并配合良好的退火工艺，其铁心损耗仅为全部损耗的（10～20）%，所以温升主要由绕组铜耗决定，合理的设计是初、次级绕组的功耗应基本平衡。温升也与散热面积关系很大，由于环形变压器铁心温升低，绕组在整个铁心上均匀绕制，散热面积和散热条件都比较好，因此能获得较低的温升。

　　4．6合闸电流 一般变压器在合闸时都会产生很大的合闸冲击电流，而环形变压器由于没有气隙和具有高磁导率则会造成更大的合闸电流。300VA以下的环形变压器可以用一般熔断器作保护，但为了防止合闸电流烧断熔断器，选择熔断器的电流应比变压器初级电流大8～10倍。300VA以上的环形变压器要考虑使用慢速熔断器或温度熔断器作保护，有时为了降低该冲击电流可以将变压器磁通密度B值取低些。

　　4．7变压器与整流电路大多数作电源用的环形变压器都与整流电路相连，现将最常用的整流电路和变压器次级电压U2、次电流I2与直流电压Ud直流电流Id的关系列在表3中，供设计时参考。

环形变压器的设计计算

　　通过设计一台50Hz石英灯用的电源变压器，

　　其初级电压U1=220V，次级电压U2=11.8V，次级电流I2=16.7A，电压调整率ΔU≤7%，来说明计算的方法和步骤。

　　1）计算变压器次级功率P2 P2=I2U2=16.7×11.8=197VA(5)

　　2）计算变压器输入功率P1（设变压器效率η=0.95）与输入电流I1

　　式中：K——系数与变压器功率有关，K=0.6～0.8，取K=0.75； 根据现有铁心规格选用铁芯尺寸为：高H=40mm，内径Dno=55mm，外径Dwo=110mm。式中：f——电源频率（Hz），f=50Hz； B——磁通密度（T）,B=1.4T。 N2=N20·U2=3.23×11.8=38.1匝，取N2=38匝。 6）选择导线线径 绕组导线线径d按式(10)计算 式中：I——通过导线的电流（A）； j——电流密度，j=2.5～3A/mm2。 当取j=2.5A/mm2时代入式(10)得 用两条d=2.12mm（考虑绝缘漆最大外径为2.21mm）导线并绕。因为Φ2.94导线的截面积Sd2=6.78mm2，而d=2.12mm导线的截面积为3.53mm2两条并联后可德截面积为：2×3.53=7.06mm2，完全符合要求且裕度较大。 6环形变压器的结构计算 环形变压器的绕组是用绕线机的绕线环在铁心内作旋转运动而绕制的，因此铁心内径的尺寸对加工过程十分重要，结构计算的目的就是检验绕完全部绕组后，内径尚余多少空间。若经计算内径空间过小不符合绕制要求时，可以修改铁心尺寸，只要维持截面积不变，电性能也基本不变。已知铁心内径Dno=55mm，图7中各绝缘层厚度为to=1.5mm，t1=t2=1mm。

　　1）计算绕完初级绕组及包绝缘后的内径Dn2 计算初级绕组每层绕的匝数n1 式中：Dn1——铁心包绝缘后的内径，Dn1=Dno－2t0=55－(2×1.5)=52mm； kp——叠绕系数，kp=1.15。 则初级绕组的层数Q1为 初级绕组厚度δ1为

　　2）计算次级绕组的厚度δ2 计算次级绕组每层绕的匝数n2，考虑到次级绕组是用2×d2=2×2.21mm导线并绕，则 可见绕完绕组后，内径还有裕量，所选铁芯尺寸是合适的。

环形变压器的分类

　　根据国外文献介绍，环形变压器可分为标准型、经济型及隔离型等三类，各类的特点是：

标准型电源变压器产品

　　系列容量8～1500VA，有较小的电压调整率、满载运行温升仅为40℃，允许短时超载运行，适合于要求高的使用场合。初次级绕组间采用B级（130℃）的聚酯薄膜绝缘，要求至少包三层绝缘带，能经受交流4000V，1min的耐压试验。

经济型电源变压器产品

　　系列容量50～1500VA，在保证性能的基础上力求降低造价，适用于连续运行而不超载的使用场合，运行温升为60℃，绝缘材料等级为A级（105℃），当满负载时输出电压误差小于3%。

隔离变压器产品

　　系列容量50～1000VA，又可分为工业用和医疗设备用两系列。隔离变压器着重是它的绝缘性能，初级与次级间用B级绝缘的聚酯薄膜至少包扎4层，击穿电压大于4000V，所有初级必须引线采用双绝缘导线。变压器最大温升低于45℃。

医疗用的隔离变压器

　　医疗用的隔离变压器除符合上述的要求外，还要符合UL544标准，即初级和次级绕组应具有热保护，绕组与接地铜屏蔽间隔距离应大于13mm。