平面变压器的特性及设计
08:45:51&&&来源:互联网 &&
引言　　平面变压器只有一匝网状次级绕组，这一匝绕组也不同于传统的漆包线，而是一片铜皮，贴绕在多个同样大小的冲压铁氧体磁芯表面上。所以，的输出取决于磁芯的个数，而且平面变压器的输出可以通过进行扩充，以满足设计的要求。因此，平面变压器的特点就显而易见了：平面绕组的紧密耦合使得漏感大大地减小;平面变压器特殊的结构使得它的高度非常的低，这使变换器做在一个板上的设想得到实现。但是，平面结构存在很高的容性效应等问题，大大限制了它的大规模使用，不过，这些缺点在某些应用中，也有可能转换为一种优点。另外，平面的磁芯结构增大了散热面积，有利于变压器散热。　　1 插入技术　　插入技术是指在布置变压器原、副边绕组时，使原边绕组与副边绕组交替放置，增加原、副边绕组的耦合以减小漏感，同时使得电流平均分布，减小变压器损耗。　　现在插入技术的研究被分为两个方面，即应用于变压器的插入()和应用于连接电感器的插入(电路)。因此，插入技术现在已经被放在不同的拓扑中作为不同的磁性部件来研究。　　1.1 应用于平面变压器的插入技术　　应用于变压器中的插入技术的主要优点如下：　　1)使变压器中磁性能量储存的空间减少，导致漏感的减少;　　2)使电流传输过程中在导体上理想分布，导致交流阻抗的减少;　　3)绕组间更好的耦合作用，导致更低的漏感。　　1.2在不同拓扑中平面变压器的作用　　在不同的拓扑中，磁性元件的作用也是不同的。在正激变换器中的变压器，磁性能量在主开通的时候由初级绕组传递到次级绕组中。然而，在反激变换器中的“变压器”并不完全是一个变压器，而是两个连接的电感器。在反激拓扑中的“变压器”在主开关管开通的时候初级绕组储存能量，而在关闭的时候将能量传送到次级绕组。因此，这种插入技术的优点同上面相比是不同的。应用于这种变压器的插入技术的特点如下：　　1)在磁芯中储存的能量没有减少，因为电流在某时刻只能在一个绕组中流动，并且没有电流补偿;　　2)电流的分布并不理想，原因同上，因此交流阻抗也没有减小;　　3)插入使得绕组间产生较好的耦合，因此有比较小的漏感值。　　1.3 多绕组变压器中平面结构的优势　　平面变压器另一个重要的优点是高度很低，这使得在磁芯上可以设置比较多的匝数。一个高功率密度的变换器需要一个体积比较小的磁性元件，平面变压器很好地满足了这一要求。例如，在多绕组的变压器中需要非常多的匝数，如果是普通的变压器将会造成体积和高度过大，影响的整体设计，而平面变压器则不存在这一问题。　　另外，对于多绕组的变压器来说，绕组间保持很好的耦合非常重要。如果耦合不理想则漏感值增大，将会使得次级电压的误差增大。而平面变压器因为具有很好的耦合，使得它成为最佳的选择。　2 平面变压器的特性研究　　如前所述，平面变压器的优点主要集中在较低的漏感值和交流阻抗。绕组问的间隙越大意味着漏感越大，也就产生更高的能量损失。平面变压器利用铜箔与板间的紧密结合，使得在相邻的匝数层间的间隙非常的小，因此能量损耗也就很小了。　　在平面型变压器里，其“绕组”是做在印制电路板上的扁平传导导线或是直接用铜泊。扁平的几何形状降低了开关频率较高时趋肤效应的损耗，也就是涡流损耗。因此，能最有效地利用铜导体的表面导电性能，效率要比传统变压器高得多。图1给出了一个平面变压器的剖面图，并且利用两层绕组间距离的不同，而获得在不同间隙下的漏感和交流阻抗值。&&　　图2与图3给出了在不同的间隙下漏感和交流阻抗的变化，可以明显地看出间隙越大，漏感越大，交流阻抗越小。在间隙增加1mm的状况下漏感值增加了5倍之多。因此，在满足电气绝缘的情况下，应该选用最薄的绝缘体来获得最小的漏感值。&　　为了说明插入技术的特征，图4给出了应用3种不同插入技术的结构，P代表初级绕组，s代表次级绕组。试验显示SPSP结构是最好的，因为初级和次级的绕组都是间隔插人的。图5显示了在500 kHz时，3种结构的交流阻抗和漏感值，通过比较可以很容易地发现应用了插入技术的变压器，交流阻抗和漏感值都有了很大的减少。&&　　然而，容性效应在平面变压器中是非常重要的，在印制板上紧密绕制的导线使得容性效应非常的明显。而且绝缘材料的选取对容性值也有着非常大的影响，绝缘材料的介电常数越高，变压器的容性值越高。而容性效应会引起EMI，因为从初级到次级的绕组中只有容性回路的绕组传播这种干扰。为了验证，笔者做了一个试验，在铜导线的间隙增加O.2mm的情况下，而值就减少了20%。因此，如果需要一个比较低的电容值，则必须在漏感和电容值之间做出一个折中的选择。　　3 平面变压器的标准化设计　在双面PCB板的每一层都是由一到多匝的绕组组成的，而且所有的层都保持着一样的物理特性：即相同的形状和相同的外部连接点。在有些多匝的层次中，这个外部连接点是不同匝数间的电气连接点。如果有些层只有一匝，它也可以被印制在PCB的双面来降低交流阻抗。使用铜箔直接印制在PCB板上来替代传统的导线，即使在许多需要很多匝数的中，变压器依旧能保持一个很小的体积，这便大大减小了整机的体积。具体的设计步奏和注意事项请参阅文献[3]。　　图6显示了一个顶层的标准匝数设计的例子，它使用的是罐形(RM)磁芯。&　　铜箔高度按照对应于最大开关频率时的趋肤深度选取，这样可以使铜箔的所有部分都成为通路，大大减少集肤效应的影响。因此，应该使每一种开关频率对应于不同的铜箔高度。　　4 实验论证　　为了比较平面变压器和传统变压器，分别做了两种变压器的模型，一种使用平面结构并使用了插入技术，另一种使用铜线分别在初级和次级绕制而成。两种变压器都被运用于一个互补控制的变换器中。两个变压器的参数如下：　　初级 12匝：　　次级两个l匝的绕组(1：1中心抽头)。　　传统变压器使用漆包线作为绕组，虽然在这些线圈中电流密度不尽相同，选择电流密度小于7.5A/mm。　　平面变压器初级绕组做成4层，有4个并列的次级。这个变压器的最终结构如图7所示。　　两种变压器都使用了同样的磁芯RM10，比较了两种变压器的漏感，交流阻抗和占用的面积，结果列于表1。　　平面变压器的优点如上所述，同样它也有缺点，其最主要的缺点就是设计的过程非常复杂，而且设计成本也非常高。　　下面介绍一种标准的设计平面变压器的程序步骤[3];它通过提供一个标准的匝数模型的设计，使之能够被使用于不同的平面变压器中，从而使得设计过程大大简化，费用大大降低。&&　　由表1可知，平面变压器的漏感仅为传统变压器的1/5，交流阻抗也仅为l/3，由此可见这将大大提高变换器的工作特性。而且，由于结构的更加紧凑，使得可以使用更小的RM8磁芯。　　5 结语　　给出了一种标准的设计平面变压器的方法，使得设计平面变压器变得更加容易，成本也将大大降低。
编辑：冰封
本文引用地址：
本周热门资源推荐
EEWORLD独家控制变压器_百度百科
特色百科用户权威合作手机百科
收藏 查看&控制变压器本词条缺少名片图，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来吧！
控制变压器主要适用于交流50Hz(或60Hz)，电压1000V 及以下电路中，在额定负载下可连续长期工作。通常用于机床、机械设备中作为电器的控制照明及指示灯电源。额定功率50/60(KVA)外形结构立式
控制变压器和普通变压器原理没有区别，只是用途不同。控制变压器用途广泛，通常用作机床控制电器或局部照明灯及指示灯的电源之用。。控制变压器是用电磁感应原理工作的。变压器有两组线圈。初级线圈和次级线圈。次级线圈在初级线圈外边。当初级线圈通上交流电时，变压器铁芯产生交变磁场，次级线圈就产生感应电动势。Satons变压器的线圈的匝数比等于电压比。适用范围
BK系列机床控制变压器（以下简称）适用于50-60Hz电压至500V的电路中，通常用作机床控制电器局部照明灯及指示的电源之用。BK系列变压器按结构可分为壳式，按安装方式可分为立式。
BK变压器是我国在吸取国外同级产品研发出来的新型变压，它就有体积小、接线安全、防护等级高、性能良好等特点，且能够的在额定负载中长期有效工作。1、方便获取合适的电压；次级必须接地。
2、防干扰。空气温度-5℃至+40℃，24小时平均值不超过+35℃；
安装地点海拔不超过2000M；
大气相对湿度在空气温度为+40℃时不超过50%，在较低温 度下可以有较高的相对，最湿月的月平均最大湿度为90%，同时该月的平均最低温度为+25℃，并考虑到因温度变化发生在产品表面上的凝露。额定功率：50/60(KVA)
效 率(η)：97%
电 压 比：380/220(V)
外形结构：立式
冷却方式：自然冷式
防潮方式：开放式
绕组数目：双绕组
铁心结构：壳式
冷却形式：干式
铁心形状：E型
电源相数：单相
频率特性：低频
应用范围：控制0.1VA-25VA、
新手上路我有疑问投诉建议参考资料 查看什么是三绕组变压器？什么是双绕组变压器？作用有什么不同？
什么是三绕组变压器？什么是双绕组变压器？作用有什么不同？
双绕组变压器的特点: 它是由绕在同一个铁芯上的两个绕组，通过交变磁通相互联系着，匝数多的一边电压高，匝数少的一边电压低，这样便将一种等级的电压变成同频率的另一种等级的电
、双绕组变压器是大家最常接触的变压器，常用的35KV以下配电变压器一般都是双绕组变压器。
三绕组变压器的准确定义：每相有三个在电路上独立的绕组的变压器(电路而非磁路! )。可以把其看成是由三对双绕组变压器组成的。
三绕组变压器的电压、电压比、短路阻抗等特性：三绕组变压器有三个不同的电压，有三个电压比：K12=N1/N2，K13=N1/N3，K23=N2/N3；同样也有三个短路阻抗：Z12、Z13、Z23。
三绕组变压器的应用范围：
110KV以上的变压器(应用最广的是220KV及以上的大型变压器。例如：SFSZ9-/121/38.5，其第三个字母S就表示“三绕组”)；
35KV以下的整流变压器(此时其第二、第三绕组通常是同电压、各50%的容量)。
三绕组变压器的结构：为满足短路阻抗要求，三个绕组的同心位置可以不同，由外向里可以是高、中、低的排列，也可以是高、低、中的排列。
一、结构和用途
　　三绕组变压器的每相有3个绕组，当1个绕组接到交流电源后，另外2个绕组就感应出不同的电势，这种变压器用于需要2种不同电压等级的负载。
　　发电厂和变电所通常出现3种不同等级的电压，所以三绕组变压器在电力系统中应用比较广泛。
　　每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。为了绝缘使用合理，通常把高压绕组放在最外层，中压和低压绕组放在内层。
　　额定容量是指容量最大的那个绕组的容量，一般容量的百分比按高中低压绕组有三种形式100/100/50、100/50/100、100/100/100。
　　二、特性
　　3个变比：
　　k12=N1/N2≈U1/U20
　　k13=N1/N3≈U1/U1
　　k23=N2/N3≈U20/U30
　　负载运行时若不计空载电流I0,则，变压器的磁势平衡方程为
　　I1N1+I2N2+I3N3=0
　　I1+I2/k12+I3/k13=0
　　I1+I2'+I3'=0
　　简化等效电路中的Z1=R1+jX1为1次侧的阻抗，Z2'=R2'+jX2'为2次侧折算到1次侧的阻抗；Z3'=R3'+jX3'为3次侧折算到1次侧的阻抗，6个参数可以根据短路试验求得。
　　Zk12=Rk12+jXk12=(R1+R2')+j(X1+X2')
　　Zk13=Rk13+jXk13=(R1+R3')+j(X1+X3')
　　Zk23'=Rk23'+jXk23'=(R2'+R3')+j(X2'+X3')
　　R1=1/2(Rk12+Rk13-Rk23')
　　X1=1/2(Xk12+Xk13-Xk23')
　　R2'=1/2(Rk12+Rk23'-Rk13)
　　X2'=1/2(Xk12+Xk23'-Xk13)
　　R3'=1/2(Rk13+Rk23'-Rk12)
　　X3'=1/2(Xk13+Xk23'-Xk12)
　　知道参数后就可以根据等效电路计算特性了。
单相、三相电都可以做成三绕组或双绕组变压器，目前在电力系统使用三相变压器更多一些。三绕组和双绕组变压器应用都很广泛。
你说的单绕组智能变单相电，应该说的是自耦变压器，自耦变压器一、二次绕组不但有磁的联系而且还有电的联系，这样自耦变压器的低压绕组是高压绕组的一个组成部分，好像自耦变压器只有一个统一的绕组似的，自耦的意思也就说这个统一绕组的公共部分和串联部分是通过电磁感应自己耦合起来传输电能的。
在实际设计和制造中，小容量调压器通常做成一个线圈。容量大的即使自耦变压器也不做成一个绕组，从原理讲是一个绕组，但实际做时还是做两个绕组，这样安匝平衡度好，变压器运行中出现短路时，变压器不容易损坏。
的感言：谢谢，我能明白。
其他回答 (2)
上边说的好,能看的懂,不过太麻烦了.不够直白.要我说三相绕组就是有三组线圈儿.能变三相电,而双绕组就是有两个线圈.能变单相电罢了.
上面你能看懂吗？还是我来告诉你吧：三绕组变压器就是有三个线圈的变压器，其中初级一个，次级两个；
两绕组变压器，就是有两个线圈的变压器，初级一个，次级一个；
它们的作用都是一样，升压或者降压，所不同的是三绕组变压器多了一组输出而已，他们都是单项变压器。（380V的叫三项变压器，不叫三绕组变压器）
相关知识等待您来回答
家用电器领域专家求教：变压器的初级绕组220V，次级绕组输出12V/30W，请问次级的输出电流怎么求？回答烦请详细一些，谢谢！_百度知道
求教：变压器的初级绕组220V，次级绕组输出12V/30W，请问次级的输出电流怎么求？回答烦请详细一些，谢谢！
提问者采纳
单相交流路S=√2*U*II=30/12/1.424=1.76A应该30VA30W
提问者评价
其他类似问题
初级电流I=30/220=3/22A,初级与级线圈匝数比n=220/12=55/3,所级电流I=55/3*3/22=2.5
其他2条回答
既标称输<img class="word-replace" src="/api/getdecpic?picenc=0aW,功率除电压电流要详细<img class="word-replace" src="/api/getdecpic?picenc=0a696f6e=2.5A
30/12=2.5A
您可能关注的推广回答者：回答者：回答者：
等待您来回答
下载知道APP
随时随地咨询
出门在外也不愁}