一种减少高频高压变压器分布电容的装置制造方法
【专利摘要】一种减少高频高压变压器分布电容的装置。为减少变压器分布电容，高压侧采用多个绕组串联方式，在每个绕组层数一定的情况下，绕组个数越多，等效分布电容就越小。采用“∠”型和“Z”型绕组结构能够有效降低等效分布电容，在单层匝数不多时这种效果更明显，而且提高了变压器的绝缘等级。因而，多层多绕组结构和采用“∠”型和“Z”型绕组结构能够有效减小高频高压变压器的分布电容，提高变压器的频率特性，同时提高了变压器的绝缘水平。
【专利说明】—种减少高频高压变压器分布电容的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及变压器领域，尤其是一种减少高频高压变压器分布电容的装置。
【背景技术】
[0002]在同容量的高频变压器和工频变压器中，由于高频变压器的匝数远小于工频变压器，其分布电容比工频变压器分布电容要大得多；由于高频变压器工作频率较工频变压器高出许多倍，因此高频变压器由分布电容形成的容纳将远远小于工频变压器的容纳，这对高频高压电源的特性和运行十分不利。因此，高频变压器的分布电容是不能被忽略的。
【发明内容】
[0003]为了降低高频高压变压器的分布电容的存在，本发明提供一种高频高压变压器分布电容的存在的改进措施，不仅能够有效减小高频高压变压器的分布电容，提高变压器的频率特性，而且提高了变压器的绝缘水平。
[0004]本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:在高频高压变压器内部采用“Z”型绕法、“Z”型绕法能够进一步减小高频高压变压器的层间分布电容，同时降低了变压器的绝缘要求，大幅改善高频高压变压器的电压分布，提高了变压器的绝缘耐压水平和可靠性。
[0005]本发明的有益效果能够进一步减小高频高压变压器的层间分布电容，同时降低了变压器的绝缘要求，大幅改善高频高压变压器的电压分布，提高了变压器的绝缘耐压水平和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0007]图1是变压器等效电路
图2是变压器线包等效分布电容
图3是单层绕组电容分布
图4是单层绕组的电压分布图
图5是“]”型接法层间电容分布图
图6是“Z ”型接法层间电容分布图
图7是“Z”型接法层间电容分布
图1中a是T型等效电路图；b是简化等效电路图。
具体实施方案
[0008]1.高频高压变压器分布电容的存在
对于高频升压变压器(忽略铜耗和铁耗，其等效电路如图1(a)所示)，为减小变压器体积，减少漏抗，往往采用高导磁率铁磁材料，因此，变压器原边匝数相对较少，且通常为单层，原边匝间距离较大，故原边分布电容往往可以忽略。同时，为消除变压器原边和副边电容耦合而产生电磁干扰，高频高压变压器还设有屏蔽绕组，由于屏蔽层的存在，大大减小了原副边耦合电容，其影响可以忽略。但由于升压比较大，高压侧分布电容却是不能被忽略的。忽略铜耗和铁耗以及变压器的激磁电抗，实际的高频升压变压器的等效电路如图1(b)所示。
[0009]变压器的分布参数主要是漏感和分布电容，由于高频变压器采用绝缘性能好的软磁材料作磁路，分布电容主要是匝间电容和层间电容。传统绕法变压器高压线包等效分布电容如图2所示。
[0010]由图2可以看出，绕组匝数越多，匝间分布等效电容就越小，层数越多，层间等效分布电容就越小。但变压器的漏感随着匝数和层数的增多而加大。因此减小漏感和减小等效分布电容是不可能兼得的。减小分布电容的同时增大了变压器漏感，减小漏感的同时却增大了等效匝间分布电容。
[0011]2.变压器绕组电压分布情况分析
高频高压变压器，副边绕组匝数较多，由多层串联而成。在高频交流电压下，变压器的绕组电压分布并不呈均匀分布，而且匝间电压的分布并不相等，其电压分布情况与绕组匝间电容和层间电容的大小密切相关。绕组单层电容分布如图3所示，图中，Ce为匝间等效分布电容，Cg为层间电容，N为单层匝数，η为从一端算起单层绕组中的第η匝。
[0012]定义a为层间等效分布电容与匝间等效分布电容之比，a= Cc/Cg，单层绕组的电压分布如图4所示。
[0013]可以看出，因匝间分布电容和层间分布电容的存在，绕组匝间电势分布并不均匀，在交变高频电压下，单层绕组中间的匝电势最低，端部匝电势最高，这正是所有变压器出现绕组击穿时，基本上都在端部，而不在绕组中间。由图4可以得出以下结论:
(I)层间等效分布电容越大，a值越大，匝间电势分布就越不均匀，单层端部匝电势占单层总电压的比例就越高，要求匝间绝缘就越强。
[0014](2)为减小a值，应加大层间距离。事实上，加大层间距离的同时，也增加了匝间电容，从而进一步减小了 a值，改善了绕组电压分布。
[0015](3)单层电压越高，每层端部匝电势就越高，对绝缘处理就越难。实际设计时应充分考虑变压器的电压分布情况，将单层电压设计到一个绝缘安全的水平。
[0016]3.绕组结构对变压器层间分布电容的影响
高频高压变压器高压侧绕组通常由多层线圈串联而成，因此还存在层间电容。层间电容的大小不仅与单层匝数的多少和层间绝缘距离及绝缘材料有关，还与绕组结构密切相关。
[0017]层间电容由两层之间的对应匝的电容并联而成。为分析方便，将层间的匝间电容近似等效为平板电容，故其大小与它们的距离成反比。相邻两层的电气连接方式主要有“]”型接法、“ Z ”型接法和“ Z ”型接法三种。为便于比较，假设层间绝缘材料相同，平均绝缘厚度相等，分析三种电气连接方式下的层间分布电容情况。
[0018]3.1“ ] ”型接法层间电容分布分析层间电容分布情况如图5所示，η为单层匝数，dl为层间绝缘距离。CZl为AB端入口两层绕组匝间电容，由于层间匝与匝间距离相等，故层间匝与匝之间的电容相等，对于AB端的交流输入电压，层间电容CABl可等效为:
【权利要求】
1.一种减少高频高压变压器分布电容的装置，其特征是:在高频高压变压器内部采用“Z”型绕法、“Z”型绕法能够进一步减小高频高压变压器的层间分布电容，同时降低了变压器的绝缘要求，大幅改善高频高压变压器的电压分布，提高了变压器的绝缘耐压水平和可靠性。
2.根据权利要求1所述的一种减少高频高压变压器分布电容的装置，其特征是:“Z”型绕法，η单层匝数，Cl2为层间绝缘距离，d2 = 2屯，间匝与匝之间的等效电容是不等的，对于AB端的交流输入电压，层间电容Cab2可等效为:
3.根据权利要求1所述的一种减少高频高压变压器分布电容的装置，其特征是:“Ζ”型绕法，为单层匝数，Cl1为层间绝缘距离，Cz3为AB端入口两层绕组匝间电容Cz3=Czi,匝与匝间距离相等，故层间匝与匝之间的电容相等，对于AB端的交流输入电压，层间电容Cab3可等效为:
【文档编号】H01F27/28GK103456467SQ201210175455
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】孙民 申请人:洛阳恒光特种变压器有限公司