高频逆变点焊变压器设计

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1、现代焊接ModernWelding高频逆变点焊变压器设计Designofhigh-frequencyinverterspotweldingtransformer南昌航空大学材料科学与工程学院李晓清胡德安［摘要］本文从高频逆变点焊电源的特点及其全桥逆变电路的结构出发，根据变压器的结构、铁芯、绕组、损耗及其温升等情况，对工作频率、工作电压、绕组匝数、铁芯截面积等要素进行了分析、选择和计算；研制的25kVA、20kHz高频变压器，与同功率的中频变压器相比，体积减少了75%，重量减少了70%，且温升不大于20℃，满足使用要求。［关键词］逆变；全桥逆变电路；点焊；高

2、频变压器引言2.1铁心材料、形状和工作磁通密度高频变压器是高频逆变点焊电源的选取的核心部件之一，其性能的优劣对整由于设计的高频变压器不同于普个系统的性能和效率有着非常重要的通的电力变压器，传递的是矩形高频影响，因此高频变压器的设计对整个脉冲，因此对铁心材料有着特殊的要系统的质量、功率变换效率和成本都求。适合于高频的磁心材料有铁氧体很重要。高频点焊变压器无论从结构、磁心、铁粉磁心以及非晶合金等，决工作原理还是设计方法来看，都与一[1]定选用铁基非晶合金材料来完成设计,出整流滤波和负载等几个部分。结合它是近20多年来刚刚发展起来的一种般电力变压器类似，但由于电

3、阻焊技系统的工作条件，设计变压器的主要术指标、使用条件和制造工艺的特殊技术指标有：输入电压（三相）为380V新型磁性材料，由于非晶材料比较脆,要求，它的设计有许多特殊地方，主±10%；额定焊接电流为5000A；额定所以一般制成环形或矩形铁芯，并且要特点有次级电压低、电流大；负载容量为25kVA；空载电压为6V；额定不开气隙，因为切开其性能会变坏，持续率低；工作不连续；传输功率较铁损增加。在选用铁基非晶合金时，负载持续率为20%；效率为90%；逆大等。变频率为20kHz。其每片厚度为0.03mm，用漆绝缘。其饱和磁感应强度B为1.56T。设计时一s1高频逆变

4、电源主电路及主要2变压器设计般选取最大工作磁通密度Bms

5、ModernWelding现代焊接2.2.1变压器原边绕组计算要考虑导线的集肤效应。导线有效面已知：主变压器原边电压U1=2积的减小一般采用穿透深度△来表×380V=540V，变压器副边电压U=6V,2示。所谓穿透深度△，是指电流密度取变压器副边匝数N=1；得出：变压下降到导线表面电流密度的0.368（即2器原边匝数N=NU/U=90。1/e）时的径向深度。穿透深度随电流的12122.2.2铁芯截面积的计算及尺寸的确交变频率f，导线的磁导率μ以及电导[2]定率γ的不同而异，有下述关系：根据公式S=U×1F104/KfBNm1（方波：K=4）。式中：f—逆变

6、频率；Bm—最大工作磁通密度；N—变压器原式中：μ—导线的磁导率，铜的相对1边匝数。得出铁芯有效截面积S为1.5磁导率为1，所以铜的磁导率为真空的F-72磁导率，即μ=μ=4π×10H/m；γ—cm。0由于导磁材料各片之间需要绝缘,导线的电导率，铜的电导率为γ=586所以铁芯的截面积S大于其有效截面积×10/Ω·m；穿透深度△的单位为SF，这里取KFF=0.8（K为铁芯截面的填米（m）。根据公式计算：面图为图2右所示，选用材料为环氧树充系数），根据K=S/S，得：S=1.9FF2脂漆包T2紫铜管，干燥类型，耐温等cm。又有S=a×b，其中：a—铁芯柱F级为

7、B，在130℃下长期使用，漆膜的叠片的长度；b—铁芯柱叠片的厚度，软化击穿温度不低于200℃。同时将原通常取b=1.45a。最后得：a=10.2mm，级与次级交错叠放，以尽可能地减小b=14.7mm。铁芯的毛厚度b=b/0.8=18.4mm所以2△=0.96mm。变压器的漏感。（其中0.8是铁芯的有效截面系数），显然，由于集肤效应的存在，变2.4变压器窗口的设计和校核所以铁基非晶合金层数为14.7/0.03=490压器一、二次绕组线径应小于2倍穿透由于绕组中有绝缘物、各种垫片层。深度，当导线要求的直径大于由穿透和冷却管道，所以变压器磁路系统的2.2.3导线

8、线径的计算深度决定的最大有效直径时，采用小窗口要较绕组金属的截面大