環形變壓器的應用

選配環形變壓器，要根據負載的電壓、電流使用情況，來決定選取環形變壓器的功率。環形變壓器輸標稱出電流，是滿載時輸出電流。過載時，環形變壓器能夠輸出大于額定電流的30%左右。雖然環形變壓器的過載能力很好，還是要求注意以下兩個方面的問題：

1、應用于起動有過載的設備

某些變壓器運行時的電流是額定的，在起動時的電流卻非常大，有時會超過額定電流的30%~50%左右。例如，交流伺服電機的過載能力，通常設計為額定工作電流的3倍。負載起動時的電流較大，需要環形變壓器在短時間內過載運行。此類驅動電流過載的設備，配置環形變壓器，需要考慮變壓器的額度輸出電流大設備額度電流的20%左右。因為頻繁的起動過載工作，會導致環形變壓器溫度升高，長時間就會導致變壓器壽命縮短。

2、應用于沒有過載的設備

很多設備設計時會考慮到最大工作電流，啟動電流也不需要過載。例如，步進電機作為設備動力，工作電流與啟動電流是一樣的。選配環形變壓器時，只要輸出電流等于步進驅動器的最大電流或者大于10%左右就好，沒有必要將環形變壓器的輸出電流的富余量設計很大。步進電機永遠不會發生過載電流的情況。更多工作環境中，步進電機的功率，是可變的。這需要在結構設計時，確認電壓電流的參數，人為給定一個合理的功耗。事實上，步進電機的功耗，是隨著轉速的提升而下降。步進電機配置環形變壓器，是最好的選擇。

環形變壓器應用中應注意的問題

1）變壓器的功率容量 變壓器的功率容量是決定鐵心尺寸的主要依據。在很多場合變壓器的負載是間歇性的，例如音響設備中的電源變壓器。這時變壓器的體積和重量較連續工作時要減少很多，如圖2所示負載A段對整個B段而言是較小的一段，這時變壓器的工作周期比其熱時間常數要短很多，可用式（1）計算變壓器的額定功率。 式中：PN——變壓器額定功率（VA）； PL——變壓器負載功率（VA）； A——接通負載時間； B———變壓器工作周期。

2）電壓調整率 電壓調整率是衡量變壓器負載特性的重要指標。電壓調整率是指當輸入電壓不變，負載電流從零升到額定值時，輸出電壓U2的相對變化值，通常以百分數表示，如式（2）所示： 式中：ΔU——電壓調整率； U20——空載輸出電壓（V）； U2——變壓器額定負載時的輸出電壓（V）。 表2列出加拿大PLITRON公司環形變壓器的電壓調整率，其特性曲線如圖3所示，電壓調整率隨變壓器容量增大而下降。

3）環形變壓器效率 由于變壓器有鐵損和銅損，輸出功率PO總是小于輸入功率Pi，變壓器的效率η如式（3）所示。 圖4列出了三組不同功率的變壓器效率曲線，隨著容量增大效率明顯增高，容量300VA以上的變壓器，在額定負載下效率可高達95％以上。

4）自耦變壓器 當只要求升壓或降壓，而不要求初級與次級繞組隔離的情況下，使用自耦變壓器是合適的。自耦變壓器具有體積小，成本低、傳輸功率大等優點，用環形鐵心繞制自耦變壓器因初次級繞組不需絕緣，加工十分方便，體積、重量更小，造價更低。 要注意的是自耦變壓器初、次級繞組的公共端（COM）要接零線，這樣才安全。

5）溫升問題 環形變壓器的溫升特性曲線示于圖6，從圖6可看出環形變壓器的溫升是較低的，對標準型系列，即便是過載120％，溫升也不超過70℃。 變壓器的溫升是由鐵損和銅損兩部分決定的，對疊片式變壓器，這兩部分基本相等，但環形變壓器由于采用優質冷軋硅鋼片繞制，并配合良好的退火工藝，其鐵心損耗僅為全部損耗的（10～20）％，所以溫升主要由繞組銅耗決定，合理的設計是初、次級繞組的功耗應基本平衡。 溫升也與散熱面積關系很大，由于環形變壓器鐵心溫升低，繞組在整個鐵心上均勻繞制，散熱面積和散熱條件都比較好，因此能獲得較低的溫升。

6）合閘電流 一般變壓器在合閘時都會產生很大的合閘沖擊電流，而環形變壓器由于沒有氣隙和具有高磁導率則會造成更大的合閘電流。300VA以下的環形變壓器可以用一般熔斷器作保護，但為了防止合閘電流燒斷熔斷器，選擇熔斷器的電流應比變壓器初級電流大8～10倍。300VA以上的環形變壓器要考慮使用慢速熔斷器或溫度熔斷器作保護，有時為了降低該沖擊電流可以將變壓器磁通密度B值取低些。

7）變壓器與整流電路 大多數作電源用的環形變壓器都與整流電路相連，現將最常用的整流電路和變壓器次級電壓U2、次電流I2與直流電壓Ud直流電流Id的關系列在表3中，供設計時參考。