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关闭窗口 摘 要：简要介绍一种实用的稳压变压器的原理、基本结构、设计、制造及优良性能。
1前言
一般的电源变压器次级电压随电网电压的波动而波动，电网电压的波动可达±15％，因此对于一些电压稳定性要求高的设备就不再适用，如果设计一种次级电压不随电网电压变化而变化的变压器，这个问题就解决了。那么怎样才能实现次级电压不随电网电压变化而变化？下面我们详细地讨论。
2原理
如果我们设计这样一个变压器，如图1所示，它由铁心，初级绕组，次级绕组，磁分路，谐振电容器，补偿绕组组成。初级绕组放在铁心的非饱和处，次级绕组放在铁心的磁饱和处，当初级输入电压升高或降低时，在铁心中增减的磁通经磁分路自成回路，而次级绕组所处的铁心始终保持磁饱和状态，所以不会再增加和减少磁通。因此，次级绕组的感应电动势不会因电网电压的变化而变化。下面具体分析一下空载和有负载时的工作情况。
（1）空载
空载时，假设初级电压为U1，电流为I1，圈数为N1，则磁通为I1N1，由于漏磁通回路有空气间隙，而空气磁阻较大，所以大部分磁通通过次级线圈闭合，漏磁很少。
因为E=4.44fNm，所以V1＋E1＋E漏=0。
（2）负载
有负载时，次级有电流I2流过，次级匝数为N2，次级磁通势为I2N2。变压器铁心磁通，初级次级共同产生，次级磁通也可分为一部分，一部分与初级匝连成主磁通，另一部分通过漏磁铁心只与次级匝连或为漏磁阻，次级所产生的主磁通和初级相反。在一般变压器中，次级产生的反相磁通，初级电流会就此增加以抵消次级磁通，使主磁通基本保持不变。而在稳压变压器中，由于有磁分路的存在，有同样的次级电流时，产生同样的漏磁通，但一部分成为漏磁通，有一部分去抵消初级线圈中的主磁通，由于抵消部分较少，所以初级电流增加很少，真正用于建立次级主磁通也就减少了。另外，由于谐振线圈的存在，所产生的电流形成磁通与主磁通同相，使次级工作在深饱和状态，而初级工作在非饱和状态，形成一个基本稳定的交变磁场磁路。再加上补偿线圈Nk与次级线圈串联（反极性），这样就确保了当输入电压在一定范围内变化时，次级输出电压基本不变时，从而实现输出电压的稳定性。
一般的电源变压器次级电压随电网电压的波动而波动，电网电压的波动可达±15％，因此对于一些电压稳定性要求高的设备就不再适用，如果设计一种次级电压不随电网电压变化而变化的变压器，这个问题就解决了。那么怎样才能实现次级电压不随电网电压变化而变化？下面我们详细地讨论。
2原理
如果我们设计这样一个变压器，如图1所示，它由铁心，初级绕组，次级绕组，磁分路，谐振电容器，补偿绕组组成。初级绕组放在铁心的非饱和处，次级绕组放在铁心的磁饱和处，当初级输入电压升高或降低时，在铁心中增减的磁通经磁分路自成回路，而次级绕组所处的铁心始终保持磁饱和状态，所以不会再增加和减少磁通。因此，次级绕组的感应电动势不会因电网电压的变化而变化。下面具体分析一下空载和有负载时的工作情况。
（1）空载
空载时，假设初级电压为U1，电流为I1，圈数为N1，则磁通为I1N1，由于漏磁通回路有空气间隙，而空气磁阻较大，所以大部分磁通通过次级线圈闭合，漏磁很少。
因为E=4.44fNm，所以V1＋E1＋E漏=0。
（2）负载
有负载时，次级有电流I2流过，次级匝数为N2，次级磁通势为I2N2。变压器铁心磁通，初级次级共同产生，次级磁通也可分为一部分，一部分与初级匝连成主磁通，另一部分通过漏磁铁心只与次级匝连或为漏磁阻，次级所产生的主磁通和初级相反。在一般变压器中，次级产生的反相磁通，初级电流会就此增加以抵消次级磁通，使主磁通基本保持不变。而在稳压变压器中，由于有磁分路的存在，有同样的次级电流时，产生同样的漏磁通，但一部分成为漏磁通，有一部分去抵消初级线圈中的主磁通，由于抵消部分较少，所以初级电流增加很少，真正用于建立次级主磁通也就减少了。另外，由于谐振线圈的存在，所产生的电流形成磁通与主磁通同相，使次级工作在深饱和状态，而初级工作在非饱和状态，形成一个基本稳定的交变磁场磁路。再加上补偿线圈Nk与次级线圈串联（反极性），这样就确保了当输入电压在一定范围内变化时，次级输出电压基本不变时，从而实现输出电压的稳定性。
图1变压器结构示意图
3基本结构
稳压变压器结构一般采用WCD型、WED型和WEI型。WCD型稳压变压器一般适用于输出功率在100W以下；WED型稳压变压器一般适用于输出功率在1000W以下；WEI型稳压变压器一般适用于输出功率1000W以上。
4设计
设输入电压为Ua～Ub，频率为f，输出功率为P2，输出电压为U2。
输入电压U1=(Ua＋Ub)/2，
负载电流IL=P2/U2
铁心截面积：选功率2×P2的铁心（查表）。
取饱和磁感应强度BS=2.1T，不饱和取B1=0.8Bs。
初级匝数N1=(U1×104)/4.44fBPSC,
次级匝数N2=(U2×104)/4.44fBPSC。
谐振绕组总圈数：
NCT=初级匝数，NCT=(UC×104)/4.44fBPSC(其中UC为电容器工作电压)，因为一部分为共用的，则有NC=NCT－N2。
初偿绕组Nk=0.1N2
谐振电容无功功率PC=2P2
谐振绕组电流IC=PC/UC
电容量C=IC/2πfU2
输出绕组电流I22=IL2＋IC2
初级绕组导线直径d12=1.132I1/J
输出绕组导线d22=1.132I2/J
谐振绕组导线直径dC2=1.132IC/J
补偿绕组导线性径Dk2=1.132IL/J
5稳压变压器的制作要点
由于稳压变压器工作在磁饱和状态，铁心容易产生振动而产生噪声，尤其是磁分路片在铁心中，更容易产生噪音。因此在制造时，为了降低噪声，首先应将磁分路预先胶合牢，再固定在铁心中，尤其是WCD型铁心，为了保持窗口一致性，加工磁分路时必须比窗口尺寸略小0.2mm～0.3mm，每付磁分路应事先配好，不能互换。在装配和校验稳压变压器时，当各项指标达到标准时，还必须使两个线包将磁分路压紧，如有间隙，应垫入绝缘片，防止振动。
另外，变压器浸渍应采取真空浸渍，为了更好地防止振动，最好进行一次浸渍。如果变压器在装配校验中噪声很大，那么，光靠浸渍来解决噪声是无济于事的。必须重新安装，检验，直至噪声降低为止。
前面谈到稳压变压器是工作在饱和区的，对外泄漏磁场十分严重，因此固定铁心的夹子件和底座都处在强交变磁场中，这些金属件在变换磁场中同样产生磁滞和涡流损耗而发烫，所以一些紧固件必须采用铝制和不锈钢材料，防止磁化。同样，设计电机箱时，最好采用铝材，其同部应有足够的空间，以防止杂散磁场对电机箱吸引而共振，也可增加对流，随风散热。
6小结
由于稳压变压器采用了磁分路，谐振线圈及补偿线圈具有抗电网电压波动性，当电网电压从170V至260V变化时，输出电压变化小于±2％，抗干扰能力强，对来自电网的各种干扰脉冲具有良好的衰减作用。自保护性好，即当输出短路时，输入功率自动减小。这是一般变压器无法与之相比的。当然，稳压变压器还存在负载稳定性差、电网频率敏感性强、温升高、体积大，为了解决这些问题，必须采用一种新型稳压电源即稳压变压器构成的整流电源和电流控制型稳压电路。
稳压变压器结构一般采用WCD型、WED型和WEI型。WCD型稳压变压器一般适用于输出功率在100W以下；WED型稳压变压器一般适用于输出功率在1000W以下；WEI型稳压变压器一般适用于输出功率1000W以上。
4设计
设输入电压为Ua～Ub，频率为f，输出功率为P2，输出电压为U2。
输入电压U1=(Ua＋Ub)/2，
负载电流IL=P2/U2
铁心截面积：选功率2×P2的铁心（查表）。
取饱和磁感应强度BS=2.1T，不饱和取B1=0.8Bs。
初级匝数N1=(U1×104)/4.44fBPSC,
次级匝数N2=(U2×104)/4.44fBPSC。
谐振绕组总圈数：
NCT=初级匝数，NCT=(UC×104)/4.44fBPSC(其中UC为电容器工作电压)，因为一部分为共用的，则有NC=NCT－N2。
初偿绕组Nk=0.1N2
谐振电容无功功率PC=2P2
谐振绕组电流IC=PC/UC
电容量C=IC/2πfU2
输出绕组电流I22=IL2＋IC2
初级绕组导线直径d12=1.132I1/J
输出绕组导线d22=1.132I2/J
谐振绕组导线直径dC2=1.132IC/J
补偿绕组导线性径Dk2=1.132IL/J
5稳压变压器的制作要点
由于稳压变压器工作在磁饱和状态，铁心容易产生振动而产生噪声，尤其是磁分路片在铁心中，更容易产生噪音。因此在制造时，为了降低噪声，首先应将磁分路预先胶合牢，再固定在铁心中，尤其是WCD型铁心，为了保持窗口一致性，加工磁分路时必须比窗口尺寸略小0.2mm～0.3mm，每付磁分路应事先配好，不能互换。在装配和校验稳压变压器时，当各项指标达到标准时，还必须使两个线包将磁分路压紧，如有间隙，应垫入绝缘片，防止振动。
另外，变压器浸渍应采取真空浸渍，为了更好地防止振动，最好进行一次浸渍。如果变压器在装配校验中噪声很大，那么，光靠浸渍来解决噪声是无济于事的。必须重新安装，检验，直至噪声降低为止。
前面谈到稳压变压器是工作在饱和区的，对外泄漏磁场十分严重，因此固定铁心的夹子件和底座都处在强交变磁场中，这些金属件在变换磁场中同样产生磁滞和涡流损耗而发烫，所以一些紧固件必须采用铝制和不锈钢材料，防止磁化。同样，设计电机箱时，最好采用铝材，其同部应有足够的空间，以防止杂散磁场对电机箱吸引而共振，也可增加对流，随风散热。
6小结
由于稳压变压器采用了磁分路，谐振线圈及补偿线圈具有抗电网电压波动性，当电网电压从170V至260V变化时，输出电压变化小于±2％，抗干扰能力强，对来自电网的各种干扰脉冲具有良好的衰减作用。自保护性好，即当输出短路时，输入功率自动减小。这是一般变压器无法与之相比的。当然，稳压变压器还存在负载稳定性差、电网频率敏感性强、温升高、体积大，为了解决这些问题，必须采用一种新型稳压电源即稳压变压器构成的整流电源和电流控制型稳压电路。
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