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信平变压器:环形变压器的设计——铁心

2018-07-25 08:10:48 德州信平电子有限公司 阅读

环形变压器一般选用的是卷绕铁心。卷绕铁心是一种理想的无间隙磁路,它不损害各向异性材料的性能,可最大限度地发挥材料的电磁性能。用软磁带料卷绕成圆环形的矩形截面的铁心叫环形铁心。用带料卷绕成圆环形的圆截面铁心叫O型铁心。常用的铁心截面为矩形,本文以此为例。

铁心常用材料

根据变压器工作频率,初步从冷轧晶粒无取向电工钢带和冷轧晶粒取向电工钢带中选取不同厚度铁心材料。频率为50Hz和60Hz的环形变压器一般选用0.35mm、0.50mm的无取向电工钢带或0.23mm、0.27mm和0.35mm的取向电工钢带;频率为400Hz的中频环形变压器,一般选用厚度为0.08mm、0.1mm或0.15mm的取向电工钢带。

以下就频率为50Hz和60Hz的环形变压器选材作一下说明。冷轧晶粒无取向硅钢,一般较少选用,在特定的变压器成本需求下,可以选用厚度为0.35mm或0.50mm的无取向电工钢带,用冷轧无取向电工钢带制造的环形变压器要较用冷轧取向电工钢带的体积要略大,但价格有一定优势,具体无取向电工钢带的性能参考GB/T 2521.1-2016和各大原材料厂商的产品数据。

下表是GB/T 2521.1-2016标准中的数据。

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冷轧晶粒取向硅钢在环形变压器中使用较为普遍,其中牌号为35Q155的普通级冷轧晶粒取向电工钢带使用量最大,市场采购供应量大,采购价格适中。具体取向电工钢带的性能参考GB/T 2521.2-2016和各大原材料厂商的产品数据。

下表是GB/T 2521.2-2016标准中的数据。

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铁心尺寸

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环形铁心的尺寸

环形变压器的关键尺寸为外径、内径和高度,分别用D、d和h表示。其相应的尺寸比决定了环形变压器的体积和成本,其尺寸比定义为:

x = D/d

y = h/d

其中x、y为尺寸比系数。

IEC60635(软磁材料环形带绕磁心)和部分文献资料推荐的环形变压器尺寸比为:

IEC60635推荐值

铁心的公差尺寸如下:

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铁心的占空系数如下:

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铁心的参数计算:

铁心有效截面积Ae:

Ae = (D-d)*h*Kc/2

式中, Ae为环形铁心的有效截面积,cm2

D为环形铁心的外径,cm

d为环形铁心的内径,cm

h为环形铁心的高,cm

Kc为环形铁心的占空系数

铁心平均磁路长度MPL:

MPL = (D+d)*π/2

式中, MPL为环形铁心的平均磁路长度,cm

铁心的质量Gc:

Gc = γ*Ae*MPL/1000

式中, γ为铁心的理论密度,一般为7.65g/cm3

Gc铁心的质量,kg

常用工频铁心的尺寸和参数:

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