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R型变压器潜力探讨与若干问题的分析 R型变压器潜力探讨与若干问题的分析 1、R型铁心变压器目前现状 R型铁心变压器在国内发展已近20个年头，除了音响、仪表等设备利用其漏 磁小、振动低、噪音小、高度矮外，并未在电源界引起多大的响应。似乎普遍认 为 （1）其尺寸重量体积并不小。 （2）需要专用的绕线机。 （3）与CD型铁心变 压器相比品种不够多。 （4）安装不够牢靠；引出线方式不令人满意；不好端封， 防潮性能难以保证。（5）最致命的缺点是合闸电流大，易烧保险丝。近年来R 型铁心变压器的价格已几乎与CD型铁心变压器 相近，但因上述原因，似乎R型铁 心变压器还是难有大的发展。 笔者认为并非如此，而是大有潜力。 2、R型铁心变压器的造型优势 人们都说R型铁心变压器省铜，实际上它有一个理论值； “目前”CD型铁心 变压器可以说从电、磁性能和工艺方面是最好的，因而我们就选CD型铁心变压 器作为比较对象；假定铁心截面都为1个单位，钢带厚度、涂层和占空系数均相 同，如图1： 上海亿立公司 上海绕线机厂 R型变压器潜力探讨与若干问题的分析 R型铁心变压器铁心截面积： 其中D为铁心柱直径，则 比较时对R型铁心不应扬长避短，还应考虑R型铁心截面的真圆度（见《国 际电子变压器》2001.11“真圆度与R型铁心变压器有效截面的工程计算”），26 种（已不算少）铁心的真圆度为0.946—0.981，那么 CD型铁心变压器铁心截面积： S=a×b=0.707×1.414=1 其中：a为CD型铁心柱宽度 b为CD型铁心柱厚度 我们再假定铁心的窗孔均为1.2a，窗孔高度相同，都是双线包，窗孔绕满， 绕组数据相同，则每一匝的平均周长就代表整个绕组长度的比例。 R型铁心变压器绕组平均周长为： CD型铁心变压器绕组平均周长为： 上海亿立公司 上海绕线机厂 R型变压器潜力探讨与若干问题的分析 若以CD型铁心变压器为基数，将两者周长相比较： 在10.88—11.12%之间 3、R型铁心变压器的磁性能优势 变压器设计要考虑许多因素，如从经济角度需考虑价格、体积、重量，从技 术指标角度需考虑电压调整率、温升、效率以及各项技术指标等。而在多数情况 下，我们共同考虑的温升不要超过多少度，而温升又决定铁损和铜损，R型铁心 为卷绕而成，没有气隙，在Pc/kg值相同，均为1W/kg的条件下，与CD型铁心相 比，磁通密度B高60%（50Hz、现有R型铁心材质为Z8H—0.2，CD型铁心材质 为DQ151—0.35）－10%（400Hz、参考环型铁心数据），我们暂且按10%，这 意味着匝数不可减少近10%，或者说又可省铜近10%，或在铜损等于铁损的条件 下整个变压器可节能近5%；这还意味着对体积、重量、电压调整率等一连串方 面都有好处，这将是一种良性循环。如果以B值相同，均为1.7T（特拉斯）作为 比较条件，Pc/kg值可减少63%（50Hz）－21% （400Hz），这意味变压器铁心 温升很低，也有助线圈散热，在400Hz的情况下，更有利于铁心B值取高，同样 也将是一种良性循环。当然有人对以上诸多好处都不感兴趣，而认为在现有情况 下合闸时就易烧保险丝，怎么能再提高磁通密度B值呢？对此只能另当别论。 上海亿立公司 上海绕线机厂 R型变压器潜力探讨与若干问题的分析 4、合闸电流、铁心间隙及其保险丝的取值 4.1Br是合闸电流大的根源 凡是有铁心的元件，包括电动机、变压器，合闸时都会出现大电流，经验告 诉我们电动机的启动电流会达到额定电流的5—10倍。 由于铁磁性物质的磁滞效应，关断电源后铁心中存在剩磁Br，Br参数在工作 于B—H曲线单一相限的脉冲变压器或开关电源变压器设计时直接关系到增量磁 通密度△B的取值，不可忽视；而在工频、中频、高频变压器中因为其工作于正 弦波、无直流磁化都未予考虑，国内外标准对Br值都没有提出具体要求。 鉴于电源变压器设计时需追求体积小、重量轻和经济性等综合指标，虽然CD 型铁心在1.0—1.3T以上已逐渐进入饱和，R型铁心在较高B值进入