環形變壓器是電子變壓器的一大類型，已廣泛應用于家電設備和其它技術要求較高的電子設備中，它的主要用途是作為電源變壓器和隔離變壓器...
環形變壓器及鐵芯

什么是環形變壓器？

環形變壓器是電子變壓器的一大類型，已廣泛應用于家電設備和其它技術要求較高的電子設備中，它的主要用途是作為電源變壓器和隔離變壓器。環形變壓器在國外已有完整的系列，廣泛應用于計算機、醫療設備、電訊、儀器和燈光照明等方面。 我國近十年來環形變壓器從無到有，迄今為止已形成相當大的生產規模，除滿足國內需求外，還大量出口。國內主要用于家電的音響設備和自控設備以及石英燈照明等方面。 環形變壓器由于有優良的性能價格比，有良好的輸出特性和抗干擾能力，因而它是一種有競爭力的電子變壓器，

環形變壓器的分類

1）標準型電源變壓器產品系列容量8～1500VA，有較小的電壓調整率、滿載運行溫升僅為40℃，允許短時超載運行，適合于要求高的使用場合。 初次級繞組間采用B級（130℃）的聚酯薄膜絕緣，要求至少包三層絕緣帶，能經受交流4000V，1min的耐壓試驗。

2）經濟型電源變壓器產品系列容量50～1500VA。

3）隔離變壓器產品系列容量50～1000VA，所有初級引線必須采用雙絕緣導線。變壓器最大溫升低于45℃。 醫療用的隔離變壓器除符合上述的要求外，還要符合UL544標準，即初級和次級繞組應具有熱保護，繞組與接地銅屏蔽間隔距離應大于13mm。 此外對醫療用的隔離變壓器還要求在初級繞組裝有溫度保護開關，當鐵心溫度達到120℃時，溫度保護開關斷開，當溫度恢復正常時，開關自動復位合上。

環形變壓器的特點

電效率高鐵心無氣隙，疊裝系數可高達95%  環形變壓器以上振動噪聲較小鐵心沒有氣隙能減少鐵心感應振動的噪音，繞組均勻緊緊包住環形鐵心，有效地減小磁致伸縮引起的“嗡嗡”聲。

運行溫度低由于鐵損可以做到1.1W/kg，鐵損很小，鐵心溫升低，繞組在溫度較低的鐵心上散熱情況良好，所以變壓器溫升低。

容易安裝環形變壓器只有中心一個安裝螺桿，特別容易在電子設備中進行快速安裝與拆卸。

環形變壓器應用中的問題

4．1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。在很多場合變壓器的負載是間歇性的，例如音響設備中的電源變壓器。這時變壓器的體積和重量較連續工作時要減少很多，如圖2所示負載A段對整個B段而言是較小的一段，這時變壓器的工作周期比其熱時間常數要短很多，可用式（1）計算變壓器的額定功率。 式中：PN——變壓器額定功率（VA）； PL——變壓器負載功率（VA）； A——接通負載時間； B———變壓器工作周期。

4．2電壓調整率 電壓調整率是衡量變壓器負載特性的重要指標。電壓調整率是指當輸入電壓不變，負載電流從零升到額定值時，輸出電壓U2的相對變化值，通常以百分數表示，如式（2）所示： 式中：ΔU——電壓調整率； U20——空載輸出電壓（V）； U2——變壓器額定負載時的輸出電壓（V）。 表2列出加拿大PLITRON公司環形變壓器的電壓調整率，其特性曲線如圖3所示，電壓調整率隨變壓器容量增大而下降。

4．3環形變壓器效率 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，在額定負載下效率可高達95%以上。

4．4自耦變壓器 當只要求升壓或降壓，而不要求初級與次級繞組隔離的情況下，使用自耦變壓器是合適的。自耦變壓器具有體積小，成本低、傳輸功率大等優點，用環形鐵心繞制自耦變壓器因初次級繞組不需絕緣，加工十分方便，體積、重量更小，造價更低。 要注意的是自耦變壓器初、次級繞組的公共端（COM）要接零線，這樣才安全。 　 自耦變壓器電路如圖5所示，它的額定功率PAH按式（4）計算。PAH=PAO(UH－UL)/UH(VA)（4）

式中：PAO——自耦變壓器輸出功率（VA）； UH——高電壓繞組電壓（V）； UL——低電壓繞組電壓（V）。

4．5溫升問題 環形變壓器的溫升特性曲線示于圖6，從圖6可看出環形變壓器的溫升是較低的，對標準型系列，即便是過載120%，溫升也不超過70℃。 變壓器的溫升是由鐵損和銅損兩部分決定的，對疊片式變壓器，這兩部分基本相等，但環形變壓器由于采用優質冷軋硅鋼片繞制，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，合理的設計是初、次級繞組的功耗應基本平衡。 溫升也與散熱面積關系很大，由于環形變壓器鐵心溫升低，繞組在整個鐵心上均勻繞制，散熱面積和散熱條件都比較好，因此能獲得較低的溫升。

4．6合閘電流 一般變壓器在合閘時都會產生很大的合閘沖擊電流，而環形變壓器由于沒有氣隙和具有高磁導率則會造成更大的合閘電流。300VA以下的環形變壓器可以用一般熔斷器作保護，但為了防止合閘電流燒斷熔斷器，選擇熔斷器的電流應比變壓器初級電流大8～10倍。300VA以上的環形變壓器要考慮使用慢速熔斷器或溫度熔斷器作保護，有時為了降低該沖擊電流可以將變壓器磁通密度B值取低些。

4．7變壓器與整流電路 大多數作電源用的環形變壓器都與整流電路相連，現將最常用的整流電路和變壓器次級電壓U2、次電流I2與直流電壓Ud直流電流Id的關系列在表3中，供設計時參考。

8結語 環形變壓器以其優良的性能和有競爭力的性能價格比，可以預期它會在較大領域內取代傳統的疊片式變壓器，隨著環形變壓器技術性能進一步提高，它將會在電子變壓器領域中有更廣闊的應用前景。

編輯本段環形變壓器的特點環形變壓器的鐵心是用優質冷軋硅鋼片（片厚一般為0.35mm以下），無縫地卷制而成，這就使得它的鐵心性能優于傳統的疊片式鐵心。環形變壓器的線圈均勻地繞在鐵心上，線圈產生的磁力線方向與鐵心磁路幾乎完全重合，與疊片式相比激磁能量和鐵心損耗將減小25%，由此帶來了下述一系列的優點。

優點一

1）電效率高鐵心無氣隙，疊裝系數可高達95%以上，鐵心磁導率可取1.5～1.8T（疊片式鐵心只能取1.2～1.4T），電效率高達95%以上，空載電流只有疊片式的10%。

優點二

2）外形尺寸小，重量輕環形變壓器比疊片式變壓器重量可以減輕一半，只要保持鐵心截面積相等，環形變壓器容易改變鐵心的長、寬、高比例，可以設計出符合要求的外形尺寸。

優點三

3）磁干擾較小環形變壓器鐵心沒有氣隙，繞組均勻地繞在環形的鐵心上，這種結構導致了漏磁小，電磁輻射也小，無需另加屏蔽都可以用到高靈敏度的電子設備上，例如應用在低電平放大器和醫療設備上。

優點四

4）振動噪聲較小鐵心沒有氣隙能減少鐵心[1]