研究高頻變壓器設計中需注意的相關問題

李世濤

摘 要：在如今的社會生活中，電力系統發揮著不可或缺的重要作用，隨著社會經濟和科學技術的快速發展，電力元件的升級換代已經成為提升電力系統運行穩定性的有效途徑。就如今的研究而言，高頻變壓器在電力系統中扮演著十分重要的角色，對于提升電力運輸的穩定性與利用效率有著極大的積極作用，而設計環節是決定高頻變壓器質量的關鍵，若是在設計環節出現問題，將會大大降低高頻變壓器的質量。基于此，為了提升高頻變壓器的質量和利用價值，本文將探討高頻變壓器設計過程中需要注意的問題，旨在為相關技術工作者提供有益借鑒。

關鍵詞：高頻變壓器;設計環節;相關問題

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.182

高頻變壓器是目前電力系統中非常常見的電力裝置，其結構形式、技術要求與設計方案和材料組成都直接影響著變壓器運行的穩定性，對其進行深入、具體的設計研究，有利于大大提升高頻變壓器的利用價值。在實際的高頻變壓器設計工作中，具有技術參數分析和材料選擇等方面的關鍵問題，這些問題都直接影響著高頻變壓器的自身質量，嚴重制約著高頻變壓器質量的提升和電力系統運行穩定性的增強，如何規避高頻變壓器設計環節的不良問題已經成為相關設計工作者關注的熱點話題。因此，廣大高頻變壓器設計人員必須要積極關注設計環節存在的諸多不良問題，并采取切實可行的措施給予解決和優化，這對提升高頻變壓器的質量與應用價值有著十分重要的意義。

1 高頻變壓器所在工作電路

通常情況下，高頻變壓器工作在放大電路中，是放大器不可或缺的構成裝置，因此在設計高頻變壓器時，設計工作人員需要把高頻變壓器與放大器相互結合，以此來準確、高效地確定變壓器的相關技術要求。例如我們生活中常見的電源變壓器，變壓器的次級一般是由技術人員根據實際情況來決定的，而在具體設計高頻變壓器的環節，需要深入了解阻抗匹配的基礎理論，按照負載阻抗合理給出匝數比，從而科學地算出電流與電壓，與此同時，電流與電壓計算還需要按照輸出功率和負載阻抗的實際值。高頻變壓器設計和研究過程、模式與音頻變壓器有很多地方是一樣的，等效電路都是用來分析的必要條件，區別之處是高頻變壓器的頻率得到了提升，所以在設計高頻變壓器時，需要充分考慮一些參數分布情況，并在具體的設計計算中簡化。

2 高頻變壓器的銅心選擇

非晶、超微晶合金材料、軟磁鐵氧體材料是高頻變壓器最為常見的磁性材料，在具體應用時有著很大的區別，而且不同位置元件的基本特性也有著很大的區別，設計人員需要深入分析各個部件的具體需求，才能更快地選出合適的材料，主要通過以下四種方式來選擇：其一，按照工作頻率選擇磁芯材料。盡管高頻變壓器都是高頻，但是頻率卻存在著的很大的差異，設計工作者需要按照工作頻率來確定磁芯的材料，如工作頻率在100kHz范圍內，通常選取Mn-Zn鐵氧體材料，若是工作頻率高于1MHz，通常選取Ni-Zn材質;其二，按照變壓器具體的種類來確定鐵氧體磁心的種類。高頻變壓器的類型與種類不同將直接影響著鐵氧體中品種的選擇，若是高頻變壓器需要具有較高的飽和磁感應強度，必須需要大大降低材料的損耗，這樣就能夠使用國內自產的JP3、R2KD等等，也可以使用其他國家生產的PC40等;其三，按照變壓器的具體技術要求采用合適形狀的鐵心;而且鐵氧體磁心的形狀不同，所制作高頻變壓器的電氣參數也有著顯著差別，在深入了解各種形狀磁心參數的好處與弊端的基礎上，更好地確定變壓器的電氣技術要求，需要將磁心生產為參數最合理、最適用的形狀，如高頻變壓器要有較高的品質因數和很小的漏感，則能夠選擇罐形磁心亦或是PQ型磁心;其四，按照電力企業可以接受的耗損來合理給定變壓器的磁感應強度。在實際使用環節顯示，高頻變壓器的溫升會受到很大的制約，要想大大提升變壓器的使用效率，提升經濟效益，需要將變壓器的銅損與磁心損耗維持在一樣的狀態，在合理溫升的基礎上，高頻變壓器磁心損耗就能夠給定了，在此工作頻率的基礎上，按照磁心的損耗線路圖便能夠獲取變壓器的磁感應強度。

3 注意線圈在高頻下的損耗

在高頻變壓器實際應用的過程中，由于趨膚效應和鄰近效應的影響，其線圈交流電阻要比直流電阻增大很多，交流電阻會有相應的增大，直接影響著高頻變壓器的損耗和升溫，相關設計工作者需要采取有效措施最大限度地降低趨膚效應和鄰近效應帶來的不良作用，在高頻的基礎上算出交流電阻的具體數值。在實際的設計工作中，若想降低趨膚效應帶來的影響，可以采取直徑大大小于趨膚深度的導線，在電流比較大時應用雙線、多根絞線的模式;為了降低鄰近效應的消極作用，能夠利用減小導線直徑的辦法，最大限度地減小繞組的層數，此外，技術人員還可以通過初、次級交叉繞制的方式降低鄰近效應的影響。

4 結論

總而言之，高頻變壓器在電力系統中的有效運用，為我國電力事業的發展提供了顯著力量，相關設計工作者要著重思考高頻變壓器所在電路適應性、相關運行參數和銅心選擇等方面的關鍵問題，全面提升高頻變壓器設計的科學性與合理性，為電力事業的發展創造良好的條件。

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