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标题: 变压器空载电压和额定电压 [打印本页]

作者: yshc    时间: 2019-3-11 19:43     标题: 变压器空载电压和额定电压

最近,手头有一个光伏发电的项目。因为是在实验室调试软硬件,没有地方也没有想法要安装光伏电池板做实验,就决定采用三相调压器、整流桥和功率电阻的形式来模拟光伏电池板输出直流电能,送给逆变器进行逆变并网控制…
        这两天打算加大功率,并且直流侧电压抬高一倍,自耦调压器就不行了,电压升高不足以使整流桥输出需要的电压,所以考虑去订做几个大功率隔离变压器,代替调压器。
        变压器的结构很简单,环形铁芯(当然还有很多其他的形式)外面绕上两组线圈,就可以叫做变压器了。两组线圈可以自己分为原边和副边,因而原副边的电压变比就等于原副边匝数(绕线的圈数)之比。当然,这是对理想变压器来说的。实际情况中的变压器有很多参数需要考虑,比方说铁芯磁工作点(影响波形质量)、绕线粗细(内阻和发热)、绕线与铁芯间隙导致的漏磁等等(暂时只想到这么多,欢迎大家补充啊)。这些实际的参数都会影响到我们最为关心的问题,电压变比。
        今天先说说空载电压和满载电压的事情吧。考虑一个额定电压变比是220V/440V(这个电压变比可能比较二,暂时还不知道一般都有什么输出档位的变压器,等下去学习了再来补充)的升压变压器吧,为了方便计算,假定额定功率是440W,频率50Hz。当原边加上220V交流电,副边空载时(就是什么都不加,悬着,一定要小心触电),测量副边电压,设为U21,这个电压就叫做空载电压;当副边满载运行,就是说副边电流等于440W/440V=1A时(可以在副边加上一个440Ω、500W电阻),测量副边电压,设为U2N,这个就叫做满载电压。
        听说,变压器厂家在绕制变压器的时候,都会保证满载电压等于客户要求的额定电压,这是大家拿到变压器最关心的问题,满载运行的时候电压要足够,我们就先不考虑什么加工误差了,所以呢,一般U2N等于440V。
        但是空载电压就不一样了,变压器厂家为了节省铁芯和铜线,就可以在这个地方大做文章。
        比方说,把铁芯截面积做得小一点,因为原边的匝数电流乘积一定,就是说磁通一定,截面积减小就导致磁感应强度增大,致使铁芯饱和,激磁阻抗减小,激磁电流增大,铁芯发热变得严重。
        另一方面,为了节省成本,可以用细一点的铜线来绕,只要通过额定电流时不烧断导线就没事(当然这是我私以为变压器厂家会这样考虑)。导线变细,导线电阻增大,就是说变压器输出侧的内电阻增大,在相同电流下,内电阻的压降也增大,由于要满足额定输出电压不变,那么额定输出电压加上内电阻电压就会增大,这个加和的电压,就是空载电压。采用细一点的导线,会使空载电压升高,导线发热严重,对用户来讲是极其不利的。特别是空载电压升高,对接在变压器上的开关器件,在其不工作时,打穿绝缘,损坏器件,后果是相当严重的。
        所以,在制作变压器时,不仅要关心额定电压,还要考虑空载电压。这个地方需要引入一个概念---电压调整率,其定义就是空载电压与额定负载电压只差与空载电压的比值。对于上边假设的例子,则电压调整率计算式子为:η= (U21-U2N)/U21。所以要通过限定电压调整率来限定空载电压。
        那多大的电压调整率算是比较合适和合理呢?参考网上的资料,一般是与功率有关的,功率较小的变压器,电压调整率可以大一点,功率稍大的,电压调整率小一点。一般而言,设计电压调整率为10%就基本可以满足要求。
        总结来看,因为变压器内阻的存在,使得输出空载电压和输出额定电压不一致,两者的差可以用电压调整率来衡量。电压调整率大,则空载电压和额定电压偏差较大,此时变压器的导线可能偏细,内阻较大。所以,对于要制作变压器的客户来讲,要通过限定电压调整率来限制厂家,保证导线和变压器的质量,避免偷工减料。
        当然,以上的对于偷工减料方面的做法,纯属个人臆想,没有做过变压器厂商,不清楚具体怎么操作,如有冒犯,还请包涵。如果有变压器厂商偶然看到,欢迎指正。




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