400Hz变压器设计中的几个问题高庆江赵洪勋,哈尔滨新生开关厂孙云录这种设计虽然多用了一些村我厂曾为某单位设计了一套高压电子束提高而减少焊接电源许多问题一,其中高压变压器为,400“2,经实料,但其它各项性能可满足要求二际使用证明:效果良好但没计中也遇到了设计400H:变压器应注意的问题,我们知道变压器的体积0在设计5Hz变压器时16000,重量与频率的关系:钢片中的磁感应强度叮选择在16500Gs,一由电磁功率基本方程得出尸,了二=”:若为了彩龙少尺寸,,可进一步提高El二444f研I中10一,,SeB10“磁感应强度值比,但要受到磁化电流值限制3一15444)乙S”而在高频下铁耗的增长与f的1成正,—导磁材料截面—从上式可知在功率和电磁密度保持不Sc式中及、铜的总截面;此时磁感应强度值不再受磁化电流限而受铁芯和外壳表面的允许温度限制,制,,因此0在设计频率为4s01玩变压器和采用变压器重量和变的情况下提高频率时,提高频率可以使磁通(钢片的P300硅钢片时,磁感应强度值只能等于5000,体积)或匝数(铜的体积)相应减少如果在一5500G在这种情况下不降低磁感应强度,,把全部铁尺寸的降低并不象发热温度无限制时那么显耗保待在应有的水平上z不考虑热平衡,则著材料的有效体积和重量与频率成反比衡,而我表2我们曾对频率为50Hz和吐00Hz的三相1们所设计的400H高压变压器是要考虑热平而且要使铁耗550H,变压器特性进行过分析所示具体参数由表和z时等价,所以降低了磁密使变压器体积和重量没有因频率的表1业丫生旦竺竺竺产是当…二王丝曳些粤二画11竺竺梦竺生巴兰口竺口一卜…州些…鳖{竺竺}三下画丁二坐鳖…业……一些掩{{瞥鄂当竺鳖二一变一一一一…竺}理一一{101”2311二毋全兰{三阵一二生一一阵兰{{翌{二卫望些士竺{里竺…一兰一一兰兰!兰土…}{坐{一{」j1}1一一“50138108”08”955”761”98{一手肠补琪公一《机械工程师》19886.表2有效材料g)重量(卜变压器高n)度(et变压器占地面积(emZ磁感应强度B(GS)10磁化电流IOP(A)磁化功率Pa(W))50/4001850/4002450H1370z400Hz50Hz400Hz8524160002350、区汗竺竺{}一{ii吧00382405572516000}o67}…洲)…竺)}进‘40一一}“o{竺竺{}一、困-”05o“343057O一乙工由表…辛二少生…俘臼川…061O65A35806565勺69082061知,当铁芯及外壳表面温度保持z巾:=I巾j十巾“+小况:不变或接近soH的情况下,变压器单位体,==巾十中cB十(02~。3)电I积功率增加到25倍,频率提高,将使铁耗式中:(22一23)中,,巾c:的增长落后于功率的增长磁感应强度B降低(如、2因而实质上是频在频率提高时为自由磁通,,方向固定50Hz二,按率提高了(如表中第五项)中11项)减少到2照投入电流的非周期分量的规律而衰减使得磁化电流大大减少根据这个理论我们认为变压音鑫第12项),一一同时磁器中B=,如未磁通密度选择B16000~16500GS,那么在投入的瞬间磁密将达到一38000GS:a化功率p也减少(如表结呆使s37000〔!400H由50Hz不1)z铁一高频变压器的电流和电压曲线有较少的波形畸变,芯中磁化曲线(见图]6500GS”可知,在16000,o并且改善了系统和变压器的c,,价由,时铁芯巾-----=(22~23)中,,于变压器在大部份时间内都工作在空载或,负载F所以后面这点具有特别重要意义,卜--在提高频率时降低磁通密度,将使投,一!I,尸/{}l!入时的过载电流大大减少据变压器理论知道如果在功率相当根当外,1几大的电网中投入次级绕组开路的变压器:11,o~I在投入变压器时,I001,0二(月加~.加》.加电压U经过零的瞬间B经变压器磁通劝过半个周期(依靠投入电流的非周期分处于接近完全饱和状态达到37000~3800oGS在投入瞬间磁密将时量)达到额定值中H的两倍:通巾训,如果考虑剩磁磁密B和磁化电,=:(02~。3)。H那么在此瞬间的流间关系将接近于线性关系而且由图1中磁通将为可看出磁化电流剧增比值可达(10。一27《机械工程师》198日,120)I。:根据表]看出I。。。=,(10~15)I,了L述分析中关于重量和尺寸的论气l是这样在这种饱和变压器中,因非周期分量的,针对冷却条件不汉好的变压器来说的(其外壳表面有一定的温度,0一02倍作用投入电流将为额定值的1而且限制在80℃),,如果这个电流按照指数函数规律::一、。令‘采取比较好的冷却方式提高料的,该变压器功率可以4001七例如频率提高到,厂放宽外壳同样的变压器衰减(由于次级绕组开路的变压器强度相当大的缘故),磁感应表面的温度限制则与并充分利用刀级绝缘材,这种状态给负载尤5z价l变压器相比5倍,其给有开关保护设备的选择和制造带来巨大功率可提高到1~z而且效率也比相应的困难0504HzzsoH的变压器高;磁化电流也比较小但在高频变压器中oH,发生的情况将和,高频变压器中磁感应强度的大大减小将使漏磁通减小示,的状态大不一样时在频率提高到,顾数减小将使电抗减小2,就如前面所指出那样5000,,一5500‘S磁感应强2一2从而短路电压也减小此外漏磁通也减小,如表中第12项中听,度必须降低到式计算,那么取同样这有利于减小高频系统中的电压损失倍数的投入磁通1200oGS,即按中刀=(2,,3)中,,大大降低了变压器周围该高压电在最不利的时刻下由磁化曲线可知并不会超过此时本身很小,空间寄生磁场(电流场)的强度,,子束焊机电流就是根据这个理论而进行设计的的磁化电流增加的数值是毫不足道的这样其高压变压器经过试验各项性能参数(编辑启迪)对负载运行是很有利的都达到了预计的标准(上接41页)测结果如下1:2一13)%)内(1一般情况下采用深冷处理几乎尺寸变化全部马氏体化在阳模部位膨胀为0一13)%的然而本次试验确有(1由于深冷处理的结果(。056一0残留奥氏体量(1。。C)这是淬火后不久由于经开水107)%因此一。当外径研磨带为。1~煮处理使部份残留奥氏体稳定化的结。5%(通常是01253mm)时研磨加工时间缩短了2r2MoV钢经淬火回火后果从图4看出一般C1的残留奥氏体为30%以上本次试验结果经深冷处淬火硬度H理后一残留奥氏体量均为它的1/3确认深冷处理淬火硬度的效果和尺寸变化相同理本试验在改变深冷处理保持时间上保持对于残在阳模部位上的淬火硬度提高cRo5一17在异3。C温度下115~3小时的范围内耐磨性提高了3延长使用寿命3一5倍留奥氏体含量其间差别甚微处理效果几乎没有差一3。C1残留奥氏体量2但是考虑经济效益采用15一2小断定深冷处理保持时间在3小时小时以内2时的保持时间在实际应用上几乎是没问题的其残留奥氏体量差别很小(3小时约10%小时以翟润华译自《热处理》(日)19874Vol27No2王库校(编辑松柳).9886《机械工程师》工