随着电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展 ,交流调速技术得到不断的完善和提高 ,逐步完善的变频器以其良好的输出波形、优异的性能价格比在交流电机上得到广泛应用。 例如: 钢厂用于轧钢的大型电动机和中、小型辊道电动机、铁路及城市轨道交通用牵引电机、电梯电机、集装箱起吊设备用起重电机、水泵和风机用电机、压缩机、家用电器用电机等都相继使用交流变频调速电机 ,并取得了良好效果。采用交流变频调速电机比直流调速电机具有显著的优点:
( 1)调速容易 ,而且节能。
( 2)交流电机结构简单、体积小、惯量小、造价低、维修容易、耐用。
( 3)可以扩大容量 ,实现高转速和高电压运行。
( 4)可以实现软启动和快速制动。
( 5)无火花、防爆、环境适应能力强。[1]
近年来 ,国际上变频调速传动装置以每年 13 %~ 16% 的增长率发展 ,并有逐步取代大部分直流调速传动装置的趋势。 由于以恒频、恒压电源进行工作的普通异步电机应用于变频调速系统时 ,存在着很大的局限性 ,国外发展了根据使用场合和使用要求而设计的专用的变频交流电动机。例如 ,有低噪音、低振动用的电机 ,有提高低速转矩特性的电机 ,有高速电机 ,有带测速发电机的电机以及矢量控制电机等。
变频电机控制系统的组成和控制原理
异步电动机用变频器传动时的框图如下图所示,整流器将交流电变为直流电,平波回路将直流电平衡,逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电。为了电动机的调速传动所给出的 *** 作量有电压、电流、频率。
主电路方式分为电压型及电流型两类,控制方式也分为电压控制及电流控制两种。这两种方式,不管主电路方式是电压型还是电流型都可以适用。
通用变频器等采用电压控制方式,与输出频率成比例地控制输出电压。对于需要快速响应的用途则必须控制输出电流,可采用电流控制方式。
1、电压控制 通用变频器适用电压型的电压控制。逆变器控制输出的电压和频率。输出电压的大小,可以利用半导体开关的导通率将输出电压控制成为正弦波。晶闸管变频器在整流器侧控制输出电压,在逆变器侧控制频率。
落户武汉的世界500强企业分别有落户东湖高新技术开发区(18家):
荷兰菲利浦(长飞光纤公司),
瑞典爱立信(长江爱立信电信有限公司,生产SDH宽带传输设备),
日本富士施乐(武汉施乐文件通讯设备公司,生产打印机),
日本NEC(武汉NEC中原移动通信公司,生产NEC手机,武汉日光电通信工业公司)
日本三井(武汉三井钢材加工公司,生物农药公司),
美国西屋电气(武汉江新工程技术公司),
日本腾仓公司(光纤光缆及预制棒),
德国蒂森克虏伯集团(武汉蒂森克虏伯中人激光拼焊有限公司,生产激光拼焊板)
德国汉高公司(武汉汉高表面技术处理公司)
惠普(与武汉蓝星科技公司合作生产惠普64位服务器)、
摩托罗拉(摩托罗拉汽车通讯事业集团,车载GPS系统和数子集群通讯试验网 )
德国西门子公司(长江西门子电信维修中心)
日本富士通(富士通磁光盘MO研发中心),
法国阿尔卡特(烽火通信科技股份有限公司,生产光纤光缆),
韩国SK TELETCH株式会社(生产CDMA手机),
日本软银集团 (武汉适普软件公司)
法国道达尔菲那公司(标准动力(武汉)公司)
美国康宁公司(武汉电信器件公司)
落户武汉经济技术开发区(17家):
法国标致雪铁龙(神龙汽车公司) ,日本日产(东风有限),日本本田(东风本田)
美国李而(汽车内饰),
美国联合技术公司(武汉友德汽车公司 )
美国伟世通集团(东风伟世通公司,汽车内饰),
日本住友集团(万友通物流有限公司,仓储物流)
日本伊藤忠商事株式会社(物流公司,武汉福莱克斯服装公司))
日本通运公司(日通商事(武汉)仓储有限公司)
冠捷集团(显示器),
贝洱公司(汽车热系统),
可口可乐公司
英国汇丰银行,法国兴业银行,
日本川崎重工(武汉川崎船用机械公司),日本富士重工(武汉富士滤器公司 ),日本钢铁公司(武汉汉威炉外精炼工程公司)
落户东西湖吴家山台商投资区(4家):
美国安海斯-布希公司集团(百威啤酒),
百事可乐,
台湾宏基(武汉富士康,武汉南极赛博数码有限公司),
法国达能集团( 武汉仪品饮料公司)
落户武汉其他地区(15家):.
英国百安居(武汉百安居建材超市有限公司) ,
法国家乐福,英国翠峰集团,美国普尔斯马特,美国沃尔玛,麦当劳,肯德基,
泰国正大集团(易初莲花,农业育种),
荷兰SHV控股公司(武汉喜威燃气公司),
日本丸红株式会社 (武汉协和齿环有限公司 )
法国阿尔斯通公司(武汉阿尔斯通自动化公司)
美国普莱克斯公司 (武汉普莱克斯工业气体有限公司)
英国库克森公司(武汉武钢维苏威高新陶瓷有限公司)
美国慧好公司(慧典滨江(武汉)包装有限公司)
英荷壳牌集团(武汉阳光石油公司)
中国企业(13家):
国家电力公司(华中电力集团),
中国石油化工集团公司(武汉石化),
中国石油天然气集团公司(华中公司),
中国粮油食品进出口(集团)有限公司(武汉中粮食品公司),
中国工商银行,中国银行,中国移动通信集团公司,中国化工进出口总公司,
中国电信集团公司,中国建设银行,中国电信,中国工商银行
东风公司
高频变压器线径的确定根据公式D=1.13(I/J)^1/2可以计算出来,J是电流密度,不同的取值计算出的线径不同.由于高频电流在导体中会有趋肤效应,所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度.公式:d=66.1/(f)^1/2如果计算出的线径D大于两倍的穿透深度,就需要采用多股线或利兹线
例如:1A电流,频率100K.假设电流密度取4A/mm^2
D=1.13*(1/4)^1/2=0.565mm Sc=0.25mm^2
d=66.1/(f)^1/2=66.1/100000^1/2=0.209mm
2d=0.418mm
采用0.4mm的线,单根0.4的截面积Sc=0.1256mm^2
2根0.4的截面积Sc=0.1256*2=0.2512mm^2
可以看出采用2*0.4的方案可以满足计算的要求.
关于大功率高频变压器的设计!
悬赏分:20 - 解决时间:2008-7-2 17:51
设计一个12V500A和12V1000A的高频变压器,所用的铁芯(环形非晶铁芯)导磁截面和窗口面积一样大吗?
提问者: lilibao9 - 职场新人 三级 最佳答案高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器,大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中,高频变压器是重要的一环。
设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料,它有较高磁导率,低的矫顽力,高的电阻率。磁导率高,在一定线圈匝数时,通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压,因此,在输出一定功率要求下,可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低,磁滞面积小,则铁耗也少。高的电阻率,则涡流小,铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体,电阻率很高,适合高频下使用,但Bs值比较小,常使用在开关电源中。
高频变压器的设计通常采用两种方法[3]:第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有效截面积Ae的乘积AP(AP=AW×Ae,称磁芯面积乘积),根据AP值,查表找出所需磁性材料之编号;第二种是先求出几何参数,查表找出磁芯编号,再进行设计。
注意:
1)设计中,在最大输出功率时,磁芯中的磁感应强度不应达到饱和,以免在大信号时产生失真。
2)在瞬变过程中,高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡,使损耗增加,严重时会造成开关管损坏。同时,输出绕组匝数多,层数多时,应考虑分布电容的影响,降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的,应根据不同的工作要求,保证合适的电容和电感。
单片开关电源高频变压器的设计要点
高频变压器是单片开关电源的核心部件,鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性,为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法,可供高频变压器设计人员参考。
单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点,能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994~2001年,国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多种系列的单片开关电源产品,现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。
高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件,单片开关电源中高频变压器性能的优劣,不仅对电源效率有较大的影响,而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性(EMC)。为此,一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。
高频变压器的直流损耗是由线
圈的铜损耗造成的。为提高效率,应尽量选择较粗的导线,并取电流密度J=4~10A/mm2。
高频变压器的交流损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从表面流过,这会使导线的有效流通面积减小,并使导线的交流等效阻抗远高于铜电阻。高频电流对导体的穿透能力与开关频率的平方根成反比,为减小交流铜阻抗,导线半径不得超过高频电流可达深度的2倍。可供选用的导线线径与开关频率的关系曲线如图1所示。举例说明,当f=100kHz时,导线直径理论上可取φ0.4mm。但为了减小趋肤效应,实际可用更细的导线多股并绕,而不用一根粗导线绕制。
在设计高频变压器时必须把漏感减至最小。因为漏感愈大,产生的尖峰电压幅度愈高,漏极钳位电路的损耗就愈大,这必然导致电源效率降低。对于一个符合绝缘及安全性标准的高频变压器,其漏感量应为次级开路时初级电感量的1%~3%。要想达到1%以下的指标,在制造工艺上将难于实现。减小漏感时可采取以下措施:
减小初级绕组的匝数NP;
增大绕组的宽度(例如选EE型磁芯,以增加骨架宽度b);
增加绕组的高、宽比;
减小各绕组之间的绝缘层;
增加绕组之间的耦合程度。
电源高频变压器的设计方法
设计高频变压器是电源设计过程中的难点,下面以反馈式电流不连续电源高频变压器为例,介绍一种电源高频变压器的设计方法。
设计目标:电源输入交流电压在180V~260V之间,频率为50Hz,输出电压为直流5V、14A,功率为70W,电源工作频率为30KHz。
设计步骤:
1、计算高频变压器初级峰值电流Ipp
2、求最小工作周期系数Dmin
3、计算高频变压器的初级电感值Lp
4、计算出绕组面积Aw和铁心有效面积Ae的乘积Aw*Ae,选择铁心尺寸。
5、计算空气间隙长度Lg
6、计算变压器初级线圈Np
7、计算变压器次级线圈Ns
高频变压器:整流、变压
在传统的高频变压器设计中,由于磁心材料的限制,其工作频率较低,一般在20kHz左右。随着电源技术的不断发展,电源系统的小型化,高频化和高功率比已成为一个永恒的研究方向和发展趋势。因此,研究使用频率更高的电源变压器是降低电源系统体积,提高电源输出功率比的关键因素。
作为开关电源最主要的组成部分,高频变压器相对诖�车墓て当溲蛊饔幸韵掠诺悖豪�锰�跆宀牧现瞥傻母咂当溲蛊骶哂凶�恍�矢摺⑻寤�∏傻奶氐悖欢��车墓て当溲蛊鞴ぷ髟?0Hz下,输出相同功率时需要较大的截面积而导致变压器体积庞大,不利于电源的小型化设计,而且电源转换效率也低于开关电源。
电脑使用的开关电源一般采用半桥式功率转换电路,工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波,然后通过高频变压器进行降压,输出低电压的交流电。在这个电路中,开关管的最大电流对电源输出功率的大小有一定的限制(通常应用于300W电源的MOS管体积较大,有的电源甚至使用了耐流达到10A的开关管),而高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少,由于工作在很高的频率下,对元件质量的要求和线路的搭配有很高的要求。
抑制高频变压器的音频噪声
高频变压器EE或EI型磁芯之间的吸引力,能使两个磁芯发生位移;绕组电流相互间的引力或斥力,也能使线圈产生偏移。此外,受机械振动时能导致周期性的形变。上述因素均会使高频变压器在工作时发出音频噪声。10W以下单片开关电源的音频噪声频率,约为10kHz~20kHz。
为防止磁芯之间产生相对位移,通常以环氧树脂作胶合剂,将两个磁芯的3个接触面(含中心柱)进行粘接。但这种刚性连接方式的效果并不理想。因为这无法将音频噪声减至最低,况且胶合剂过多,磁芯在受机械应力时还容易折断。国外最近采用一种特殊的“玻璃珠”(glassbeads)胶合剂,来粘合EE、EI等类型的铁氧体磁芯,效果甚佳。这种胶合剂是把玻璃珠和胶着物按照1:9的比例配制而成的混合物,它在100℃以上的温度环境中放置1h即可固化。其作用与滚珠轴承有某种相似之处,固化后每个磁芯仍能独立地在小范围内产生形变或移位,而总体位置不变,这就对形变起到了抑制作用。用玻璃珠胶合剂粘接的高频变压器内部。采用这种工艺可将音频噪声降低5dB。高频变压器的屏蔽
为防止高频变压器的泄漏磁场对相邻电路造成干扰,可把一铜片环绕在变压器外部,该屏蔽带相当于短路环,能对泄漏磁场起到抑制作用,屏蔽带应与地接通。
基本知识
将两个线圈*近放在一起,当一个线圈线中的电流变化时,穿过另一线圈的磁通会发生相应的变化,从而使该线圈中出现感应电势,这就是互感现象。变压器就是根据互感原理制成的。
按工作频率分,有高频变压器、中频变压器、低频变压器、脉冲变压器。如收音机的磁性天线,它是高频;在收音机的中频放大级,用的是中频的,俗称“中周”;低频的种类较多,有电源变压器、输入变压器等;电视机的行输出变压器,也称“高压包”,它是一种脉冲变压器。
变压比、额定功率、温升、效率、空载电流、绝缘电阻均为其主要技术参数。
在电路中电压变换、电流变换、传递功率、阻抗匹配、或阻抗变换等用途。
电子变压器在电源技术中的作用
作用
电子变压器和半导体开关器件,半导体整流器件,电容器一起,称为电源装置中的4大主要元器件。它在电源装置中的作用:
起电压和功率变换作用;
起传递宽带、声频、中周功率和信号作用;
起传递脉冲、驱动和触发信号作用;
起原边和副边绝缘隔离作用;
起单相变三相或三相变单相作用,起改变输出相位作用;
起改变输出频率作用;
起改变输出阻抗与负载阻抗相匹配作用;
起稳定输出电压或电流作用,起调节输出电压作用;
起交流和直流滤波作用;
起抑制电磁干扰作用,起抑制噪声作用;
起吸收浪涌电流作用,减缓电流变化速率;
起储能作用,起帮助半导体开关换向作用;
起开关作用;
起调节电感作用;
起变换电压、电流或脉冲检测信号。
从以上的列举可以看出,不论是直流电源,交流电源,还是特种电源,都离不开电子变压器。有人把电源界定为经过高频开关变换的直流电源和交流电源。在介绍软磁电磁元件在电源技术中的作用时,往往举高频开关电源中的各种电磁元件为例证。同时,在电子电源中使用的软磁电磁元件中,各种变压器占主要地位,因此用变压器作为电子电源中软磁元件的代表,称它们为“电子变压器”。
绕制变压器的材料
要绕制一个变压器我们必须对有关的材料要有一定的认识,下面为你提供了这方面的知识。
1、铁心材料:
使用的铁心材料主要有铁片、低硅片,高硅片,的钢片中加入硅能降低钢片的导电性,增加电阻率,它可减少涡流,使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片,变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系,硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示,一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000,高硅片为12000-16000。
2、通常用的材料有
漆包线,沙包线,丝包线,最常用的漆包线。对于导线的要求,是导电性能好,绝缘漆层有足够耐热性能,并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。
3、绝缘材料
在绕制过程中,线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离,均要使用绝缘材料,一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作,层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离,绕阻间可用黄腊布作隔离。
4、浸渍材料:
绕制好后,还要过最后一道工序,就是浸渍绝缘漆,它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命,一般情况下,可采用甲酚清漆作为浸渍材料。
高频电源变压器的设计原则
高频电源变压器作为一种产品,自然带有商品的属性,因此其设计原则和其他商品一样,是在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好。有时可能偏重性能和效率,有时可能偏重价格和成本。现在,轻、薄、短、小,成为它的发展方向,是强调降低成本。其中成为一大难点的高频电源变压器,更需要在这方面下功夫。如果能认真考虑一下它的设计原则,追求更好
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