R型變壓器的開發應用400周電源中的典型實例
并和電子部提供相應的H=fB及PC=fB曲線畫在一起,這次對比試驗也分別測出了AL4.710.018CD812.525鐵心及R-2鐵心的磁化曲線。從二組曲線同樣可看到R-2曲線要明顯優于AL4.710.018及部標相應曲線,此二組曲線也可提供設計變壓器時作參考。
電子設備等領域里發揮了巨大的作用,變壓器誕生至今已有140多年的歷史。但是隨著電子工業飛速發展,電子資料不時改進,以及對變壓器理論認識的深化,使設計及制造的變壓器在體積、重量、結構等方面不斷的改進,逐步實現變壓器的小型化、輕量化。最初電子變壓器采用了A級絕緣,鐵心采用磁性能較差的熱軋矽鋼片(硅鋼片)疊合而成,這種矽鋼片(硅鋼片)飽和磁感應強度Bs很低和鐵耗很大,A級絕緣最.高工作溫度只能用到90℃,允許溫升很小,如果環境溫度為50℃,則線圈溫升只有35℃(扣掉5℃為線圈內部溫差)所以制作進去電源變壓器不但很笨重,而且體積龐大。60年代以來,變壓器的鐵心采用了優質的冷軋取向硅鋼帶,而且用鋼帶卷繞方式卷成CD型、SD型及OD型鐵心,卷繞的單相及三相鐵心具有較高的飽和磁感應強度,Bs1.85T左右,鐵損為1.04W/kg絕緣資料等級達到E級,則最.高工作溫度為120℃,線圈溫升可達55℃。再者,這段時間內,由于人們對電子變壓器的工作原理、設計等方面有了較透徹的理解,所以正確的列出了變壓器數學模型,這樣,設計和制作出的電子變壓器要比沖片變壓器有明顯改進和提高。同樣功率下,變壓器的重量可減小一半還多。1978年日本北村機電株式會社社長北村文男首次提出了R型變壓器結構設想,經過5年的反復研究試制,終于在1983年獲得成功,并投入了批量生產,日本、美國、東南亞及北歐等國家申請了專利。
人們臨時在努力之中,制造圓截面的鐵心。由于技術落后,故只能采用階梯形鐵心,或是采用沖片疊合,或是采用不同寬度的硅鋼帶來卷繞成形,目的都是為使鐵心橫截面趨向于圓面積,階梯的級數越多,鐵心的截面積越接近于圓截面,例如下表:
鐵心有效截面積就越大, 鐵心截面積越趨近于圓。同樣大小鐵心的變壓器可增加輸出功率,但是隨著級數的增加,使鐵心制造增加了許多麻煩。
國外電子計算機事業發展十.分迅速,70年代。并且很快的應用到各個生產領域中,日本北村文男看準了這一特點,抓住時機,大膽的把計算機技術運用到硅鋼帶的剪料及線圈的繞制中去,通過測距傳感器,用測得的硅鋼帶厚度變化來控制下料的長度,用事前作出的數學模型,把鋼帶下成兩頭窄,中間寬的一條曲線形鋼帶,進而卷成了R型鐵心,通過角度傳感器,用測得不同直徑導線與骨架之間角度變化來控制繞線方向,進而實現繞線的自動化,使R型變壓器制造成為現實。
給變壓器生產帶來了新的生機,單相R型變壓器的研制勝利并轉變到工業生產。R型變壓器成為目前世界上較為理想的電子變壓器形狀,使電子變壓器又上了一個新臺階及新的檔次。首先,R型變壓器采用了一根連續不斷的鋼帶繞成圓截面的鐵心故磁通能均勻的分布在圓截面中,漏磁極.小,而切開的C型鐵心,由開口處存在氣隙,所以磁通不均勻的分布在切開的矩形上,這樣漏感就要大許多。R型變壓器漏磁只有C型變壓器的五分之一,如果R型變壓器在結構上采用兩個完全相同的線圈分布到鐵心的兩側,則很容易實現反相平衡繞制而進一步抵消漏磁通,從而使其漏磁達到極.小程度。R型變壓器哪怕置于顯象管旁邊,也不會影響圖象清晰度。故R型變壓器由于這一特點,應用場所更廣泛了甚至可用于雷達顯示及接收分機中。
所以線圈骨架也為圓形的故繞線平均匝長也比矩形骨架的繞線平均匝長短,R型變壓器由于鐵心為圓截面積。故繞制同樣的圈數,R型變壓器銅損要比C型變壓器小,另外,R型變壓器為圓截面積,又鐵心沒有切口,故空載電流、鐵損及噪音都較C型變壓器小,所以制作的R型變壓器要比C型變壓器溫升低,噪音小;再者,由于R型變壓器結構緊湊,故可以制造成扁平形變壓器,這樣便于裝置在印制板上。
所以為變壓器進一步實現小型化、輕量化創造了條件。機載雷達電源中使用的400周單相及三相電源變壓器,由于R型變壓器具有上述的優點。所以開展R型變壓器在機載雷達電源中的應用研究更具有它重要意義,經過十四所機載部各級領導批準同意,向中日合資的上海ATS變壓器有限公司提出研制單相及三相中頻R型變壓器的任務,該廠領導工程及技術人員包滿圭的支持下,制作了兩次單相R型中頻變壓器,經過初步對比試驗,可明顯看出R型中頻變壓器性能要優于C型變壓器。
該變壓器代號為AL4.710.081輸入=115Vf=400Hz輸出為=8.92V=3.4A =17.16V=0.86A 輸出功率為45.26W采用CD812.525鐵心,選擇了產品中使用過的一種變壓器作為試驗樣品。空載電流31mA 鐵損為1.4W實測線圈溫升為36℃,鐵芯溫升為32℃,變壓器總重為126克,體積為59450而制作的R型對比樣品變壓器,采用R-2鐵心,輸入=115Vf=400Hz空載電流為10mA 鐵損為1.1W輸出=8.87V=3.2A =17.8V=0.86A 輸出功率47.3W基本和AL4.710.081輸出功率相同,實測線圈溫升為23℃,鐵心溫升為30℃,變壓器總重為126克,體積為65917從上面對比可以看出R型變壓器和C型變壓器輸出功率相同時,變壓器總重量相同,體積大致相等,空載電流比C型變壓器小33%左右,鐵心損耗小22%左右,線圈溫升低13℃即36%鐵心溫升低2℃(二者基本相同)所以采用了R型變壓器在變壓器空載電流、鐵心損耗及變壓器溫升方面都有不同程度的改善。