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1、非晶电子电源变压器1. 变压器基本原理1 .电子变压器的定义把电能从一个电路传递到另一个电路的电磁装置。2 .电子变压器的作用A、变压：升压和降压B、变流：变大和变小C、变换阻抗D.隔离电路3、电子变压器的结构：A、铁心 B、线圈：骨架和漆包线C、结构件：支架底座1.1变压器的基本工作原理是利用电磁感应原理，实现电源变换、阻抗匹配、信号耦合、隔离等 功能。1.2变压器在空载工作状态下分析0,氐图1-1变压器空载工作原理图上图为变压器空载工作原理图。当初级绕组N1与交变电压Ui相连时，该绕组中产生交 变电流Io,此电流称作空载电流。该电流建立了沿铁心磁路的闭合交变磁通中o,它同时穿过初 级绕组N
2、1及次级绕组N2,并在2绕组中分别产生了感应电动势Ei及E2.其有效值为：（式 1-1）（式 1-2）E|=4KFN1BS*1（XE|=4KFN1BS*1（X式中K-.电压波形常数：正弦波1.11；方波1.0F.电源频率（Hz）B磁感应强度（T）S.-铁心有效截面积（cm2）从式1-1及式1-2中可推到出：E/E2二N1/N2（式 1-3）从式1-3中可以看出，绕组中感应电动势正比于该绕组圈数，如果忽略绕组及铁心损耗、 不计漏磁影响，则在初级绕组中的磁通中o所产生的自感电动势E”根据楞次定律，其数值与 所加电压相等，符合相反，艮JU|=-E（式 1-4）实际上，空载电流中除了建立磁通中。所需的
3、分量I中外，还包含了铁心损耗所引起的有功 分量To初级绕组直流电阻口的消耗等,其等效电路如下图：图中L为漏感，Lm为自感。1.3变压器在负载工作状态下分析图1-3变压器负载工作原理图如图1.3所示，当在变压器初级绕组N1上接入交变电压U”次级绕组N2与负载R2相连 接。此时，次级绕组中将有电流【2流过，在铁心中产生方向与中0相反的磁通中2。中2穿过初级 绕组后，初级绕组流过电流1|,此电流产生中2与相反的磁通S，二者互相抵消，结果磁路中只 剩下由空载电流所建立的磁通中0。R2图1-4变压器负载等效电路图上图为变压器在负载状态下的等效电路图，图中门为初级绕组直流电阻；”为次级绕组直 流电阻；R2
4、为负载电阻；晚为铁心损耗电阻；H为初级绕组漏感；L”为次级绕组漏感；Lm为 初级自感2. 变压器的损耗从1.项的变压器原理中，可以得知，变压器的损耗主要来自两方面：铁损和铜损，至于漏感损 耗，对于小功率电源变压器而言，基本可以忽略不计。4.增效降损4.1改线性稳压为开关稳压方式、采用低功耗器件、优化电路。4.2提高变压器效率。提高变压器效率，只有从两方面着手：1）降低铜损，2）降低铁损。对于目前的电表变压 器，铜损已无降低空间了，只有在铁损上面考虑。然而即使采用Z11铁心，很多情况下任然不 满足需求。这就必须寻求新的变革，大众化的想法是用开关电源取代变压器，这样同时省却了 后面的稳压器。但同时
5、也带来了电磁兼容、可靠性差、成本高、抵御突发性电气因素变化能力 低（比如短时突发高压）等问题。鉴于这些问题，我们提出了以非晶电源变压器取代普通硅钢 片电源变压器的方案。非晶电源变压器不但有普通硅钢片变压器的可靠性高、无电磁兼容问题、 耐突发性因素强等优点，同时克服了其损耗高、效率低的缺点，成木也低于开关电源。我们概称的“非晶”，全名为：非晶态软磁合金。铁基的非晶是用铁、硅、硼等混合熔液， 以1（）5.107kC/s的速率急速冷却而形成的厚度为20-30um的薄带，由于冷却速度极快，凝固时 合金原子来不及有序排列结晶，所以无晶态结构，因此称之为非晶合金。非晶起始于1960年 Duwez发明用快淬
6、工艺制成非晶态合金，1967年始用于软磁方面。1984年美国四个变压器厂家 在IEEE会议上展示实用非晶配电变压器，标志着第一阶段达到高潮。下面是一组非晶材料与硅 钢片的主要性能参数对比表4-1非晶与硅钢片主要参数对比参数名称1K101J非晶50W600硅钢片30Q120硅钢片饱和磁感应强度（T）1.562.03磁致伸缩系数（10-6）272居里温度（C）415746晶化温度（C）550一抗拉伸强度（MPa）1500343维氏硬度（HV）900181厚度（um）30300500矫顽力（A/m）三3W30最大磁导率（104）204电阻率（uQ.cm）13045铁损P.50 顷 W0.2W/KgP
7、so 顷 W6.0W/KgP.50 顷Wl2W/Kg变压器的铁损中，最主要的分量是涡流损耗，仅从表4-1中的材料厚度及电阻率就可以看 出，非晶的铁损要远小于硅钢片的铁损，而实际的铁损对比也验证了这一点。此外，非晶的磁 滞问线包络面积、矫顽力也小于硅钢片的，这也使得非晶材料的磁化功率要小于硅钢片的。经过这么多年实用，充分验证了用非晶材料制作的变压器节能效果及可靠性，也为我们开 发研制非晶电子变压器提供了理论依据。1998年，上海置信公司引进非晶变压器制造技术，引 领了在国内制造非晶配电变压器。2005年，江苏电网开始大量采用非晶配电变压器取代传统变 压器，其他耗能大省也开始在新装机变压器中采用了
8、非晶变压器。目前，中国已成为非晶变压 器最大用户，2007-2008年，国内平均年新装机非晶变压器容量约2千万千伏安。国家电网公司 把非晶技术认定为一项重要的电网节能技术，列入2007年出版的国家电网公司重点应用新技 术目录。2009年8月，国家电网公司与世界银行签署电网CDM项目意向书，通过安装高效变 压器替代高耗能配电变压器，实现减少的CO2排放量，将由世界银行购买。非晶变压器技术在配电变压器方面已日趋成熟，并取得应用成效，在电子变压器应用方面, 我们也不甘落后：在国网检测所、中科院相关领导的关怀、指导下，经过攻关研究，也取得了 一定的成功，已陆续开发了数款变压器，节能效果显著。表4.2为非晶变压器与相应的硅钢片变压器数据对比，很显然，非晶变压器在效率方面高于普通变压器很多，也高于一般开关电源 方式AC-DC模块。表4.2非晶电子变压器与硅钢片变压器主要电参数对比参数名称非晶变压器SKC50824-06硅钢片变压器SY3031-74/220空载电流（mA）11.13.85负载电流（mA）16.718.1空载损耗（W）0.150.32输出功率（W）2.602.85输入功率（W）3.083.85效率（%）84.474.0
