静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法

摘要

本发明公开了一种静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，本发明的脉冲变压器针对静电除尘用脉冲高压电源所设计，属于中频、中高压、大功率脉冲变压器，包括等值线路参数的计算，确定变压器结构，选择绝缘材料、方式与距离和选取绕组导线，选取铁芯材料，确定铁芯截面积、绕组匝数和平均磁路长度，计算漏感、温升。本发明能够满足静电除尘用脉冲高压电源电路对脉冲变压器漏感的要求，保证脉冲变压器工作稳定可靠，提高电源效率。

主权项

一种静电除尘用大功率脉冲变压器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算等值线路参数变压器工作效率目标值为η，计算脉冲冲变压器实际变比并取整；脉冲前后沿宽度t_s≈20％T₀，T₀为脉冲周期；一次侧电阻S₂为容量；二次侧电阻等效到一次侧的线性化电阻R′₁≈R₁+R_s1，二次侧等值直流电阻等效到一次侧后电阻磁化电感其中二次侧平顶降落ΔU₂＝U″₂[1‑cos(0.8π)]/2，U″₂是二次侧电压变化范围；电压传输系数$\alpha =\frac{R_2^{\prime }}{R_1+R_2^{\prime }},$允许的漏感为$L_{s1}^{\prime }=\frac{t_s(\delta +\sqrt{{\delta }^2+\alpha -1})(R_1+R_2^{\prime })}{{\tau }_s},$其中τ_s，δ为系数；允许的分布电容为若脉冲变压器设计要求的漏感值L_s1小于允许的漏感值L′_s1，则更新允许漏感L_SB1＝L_s1和动态分布电容C_B＝C′‑C，C为主电路中RLC回路总电容，继续第2)步；否则，分别增大或减小工作效率η、脉冲前后沿宽度t_s和二次侧平顶降落ΔU₂的值，并重新进行第1)步的运算；2)选择绝缘及绕组线径采用油浸式结构、心形的矩形结构的铁芯、饼式绕组，确定一次绕组与铁心间距Δ₁∈[1,3]cm，一二次绕组间距Δ₂∈[8,12]cm，初级和次级电流密度分别为j₁∈[6,8]A/mm²、j₂∈[8,12]A/mm²；解方程其中I₁为一次侧电流有效值，k_R1是临近效应系数，求得I_DZ1；然后根据计算一次侧绕组线径d₁；解方程其中I₂为二次侧电流有效值，k_R2是临近效应系数，求得I_DZ2，再根据算出二次侧绕组线径d₂；3)确定铁芯材料及截面积选取冷轧电工钢带DG2为铁芯材料，带厚为2cm，绕制成矩形铁芯，其磁感应强度B_s＝1T，磁感应增量ΔΒ＝2Β_s＝2T；以确定铁芯截面积其中K、μ_Δ是系数；因此理想的钢带长和宽相同为实际将N个2cm带厚的钢带叠加得到接近a′的宽度，即取整数，每两个钢带间油道宽度为则实际截面长，实际截面宽$b=\frac{S}{2N},$铁心填充系数$k_T=\frac{S}{\mathrm{ab}};$4)确定绕组匝数确定一次侧绕组的匝数二次侧绕组匝数N₂＝nN₁；匝间电压为可得绕线高度h＝1.25N₂，绝缘距离h′∈[2,8]cm；铁心窗口的高度为h_T＝2(h+h′)，铁心窗口的宽度为h_Te＝2(Δ₁+d₁+Δ₂+d₂)+0.02，铁心的平均磁路长度为l＝2h_T+2h_Te+4b；5)计算漏感和温升绕组平均匝长为变压器的漏感为$L_{\mathrm{SB}1}=\frac{5\pi \times {10}^{-7}{N}_1^{2}P}{4h}[{\Delta }_2(\frac{1}{2}-\frac{2}{3}\frac{{\Delta }_2}{P})+\frac{d_1+d_2}{3}],$绕组之间的动态电容为其中ε是绝缘介电常数；铁心损耗P_T＝SlfΔBΔHk_T，f是脉冲重复频率，其中磁场强度增量ΔH＝1200A/m；铁心的散热面积S_TM＝4bl，铁心表面的比热负荷若变压器的漏感符合不等式且动态电容C_12B≤C_B，且比热负荷P_BR小于铁心容许值0.25W/cm²，则结束；否则回到第1)步，并分别增大或减小第1)步中工作效率η、脉冲前后沿宽度t_s、二次侧平顶降落ΔU₂、以及第2)步中一次绕组与铁心间距Δ₁、一二次绕组间距Δ₂的值重新计算。