環(huán)形變壓器的應(yīng)用

選配環(huán)形變壓器，要根據(jù)負(fù)載的電壓、電流使用情況，來(lái)決定選取環(huán)形變壓器的功率。環(huán)形變壓器輸標(biāo)稱出電流，是滿載時(shí)輸出電流。過(guò)載時(shí)，環(huán)形變壓器能夠輸出大于額定電流的30%左右。雖然環(huán)形變壓器的過(guò)載能力很好，還是要求注意以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：

1、應(yīng)用于起動(dòng)有過(guò)載的設(shè)備

某些變壓器運(yùn)行時(shí)的電流是額定的，在起動(dòng)時(shí)的電流卻非常大，有時(shí)會(huì)超過(guò)額定電流的30%~50%左右。例如，交流伺服電機(jī)的過(guò)載能力，通常設(shè)計(jì)為額定工作電流的3倍。負(fù)載起動(dòng)時(shí)的電流較大，需要環(huán)形變壓器在短時(shí)間內(nèi)過(guò)載運(yùn)行。此類驅(qū)動(dòng)電流過(guò)載的設(shè)備，配置環(huán)形變壓器，需要考慮變壓器的額度輸出電流大設(shè)備額度電流的20%左右。因?yàn)轭l繁的起動(dòng)過(guò)載工作，會(huì)導(dǎo)致環(huán)形變壓器溫度升高，長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)導(dǎo)致變壓器壽命縮短。

2、應(yīng)用于沒(méi)有過(guò)載的設(shè)備

很多設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮到最大工作電流，啟動(dòng)電流也不需要過(guò)載。例如，步進(jìn)電機(jī)作為設(shè)備動(dòng)力，工作電流與啟動(dòng)電流是一樣的。選配環(huán)形變壓器時(shí)，只要輸出電流等于步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的最大電流或者大于10%左右就好，沒(méi)有必要將環(huán)形變壓器的輸出電流的富余量設(shè)計(jì)很大。步進(jìn)電機(jī)永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生過(guò)載電流的情況。更多工作環(huán)境中，步進(jìn)電機(jī)的功率，是可變的。這需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，確認(rèn)電壓電流的參數(shù)，人為給定一個(gè)合理的功耗。事實(shí)上，步進(jìn)電機(jī)的功耗，是隨著轉(zhuǎn)速的提升而下降。步進(jìn)電機(jī)配置環(huán)形變壓器，是最好的選擇。

環(huán)形變壓器應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題

1）變壓器的功率容量 變壓器的功率容量是決定鐵心尺寸的主要依據(jù)。在很多場(chǎng)合變壓器的負(fù)載是間歇性的，例如音響設(shè)備中的電源變壓器。這時(shí)變壓器的體積和重量較連續(xù)工作時(shí)要減少很多，如圖2所示負(fù)載A段對(duì)整個(gè)B段而言是較小的一段，這時(shí)變壓器的工作周期比其熱時(shí)間常數(shù)要短很多，可用式（1）計(jì)算變壓器的額定功率。 式中：PN——變壓器額定功率（VA）； PL——變壓器負(fù)載功率（VA）； A——接通負(fù)載時(shí)間； B———變壓器工作周期。

2）電壓調(diào)整率 電壓調(diào)整率是衡量變壓器負(fù)載特性的重要指標(biāo)。電壓調(diào)整率是指當(dāng)輸入電壓不變，負(fù)載電流從零升到額定值時(shí)，輸出電壓U2的相對(duì)變化值，通常以百分?jǐn)?shù)表示，如式（2）所示： 式中：ΔU——電壓調(diào)整率； U20——空載輸出電壓（V）； U2——變壓器額定負(fù)載時(shí)的輸出電壓（V）。 表2列出加拿大PLITRON公司環(huán)形變壓器的電壓調(diào)整率，其特性曲線如圖3所示，電壓調(diào)整率隨變壓器容量增大而下降。

3）環(huán)形變壓器效率 由于變壓器有鐵損和銅損，輸出功率PO總是小于輸入功率Pi，變壓器的效率η如式（3）所示。 圖4列出了三組不同功率的變壓器效率曲線，隨著容量增大效率明顯增高，容量300VA以上的變壓器，在額定負(fù)載下效率可高達(dá)95％以上。

4）自耦變壓器 當(dāng)只要求升壓或降壓，而不要求初級(jí)與次級(jí)繞組隔離的情況下，使用自耦變壓器是合適的。自耦變壓器具有體積小，成本低、傳輸功率大等優(yōu)點(diǎn)，用環(huán)形鐵心繞制自耦變壓器因初次級(jí)繞組不需絕緣，加工十分方便，體積、重量更小，造價(jià)更低。 要注意的是自耦變壓器初、次級(jí)繞組的公共端（COM）要接零線，這樣才安全。

5）溫升問(wèn)題 環(huán)形變壓器的溫升特性曲線示于圖6，從圖6可看出環(huán)形變壓器的溫升是較低的，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)型系列，即便是過(guò)載120％，溫升也不超過(guò)70℃。 變壓器的溫升是由鐵損和銅損兩部分決定的，對(duì)疊片式變壓器，這兩部分基本相等，但環(huán)形變壓器由于采用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片繞制，并配合良好的退火工藝，其鐵心損耗僅為全部損耗的（10～20）％，所以溫升主要由繞組銅耗決定，合理的設(shè)計(jì)是初、次級(jí)繞組的功耗應(yīng)基本平衡。 溫升也與散熱面積關(guān)系很大，由于環(huán)形變壓器鐵心溫升低，繞組在整個(gè)鐵心上均勻繞制，散熱面積和散熱條件都比較好，因此能獲得較低的溫升。

6）合閘電流 一般變壓器在合閘時(shí)都會(huì)產(chǎn)生很大的合閘沖擊電流，而環(huán)形變壓器由于沒(méi)有氣隙和具有高磁導(dǎo)率則會(huì)造成更大的合閘電流。300VA以下的環(huán)形變壓器可以用一般熔斷器作保護(hù)，但為了防止合閘電流燒斷熔斷器，選擇熔斷器的電流應(yīng)比變壓器初級(jí)電流大8～10倍。300VA以上的環(huán)形變壓器要考慮使用慢速熔斷器或溫度熔斷器作保護(hù)，有時(shí)為了降低該沖擊電流可以將變壓器磁通密度B值取低些。

7）變壓器與整流電路 大多數(shù)作電源用的環(huán)形變壓器都與整流電路相連，現(xiàn)將最常用的整流電路和變壓器次級(jí)電壓U2、次電流I2與直流電壓Ud直流電流Id的關(guān)系列在表3中，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。