[发明专利]一种减少高频高压变压器分布电容的装置

说明书

技术领域

 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

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

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。 

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 “∠”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。 

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。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

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“∠ ”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

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。

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。 

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。 

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，Cc为匝间等效分布电容，Cg为层间电容，N为单层匝数，n为从一端算起单层绕组中的第n匝。

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。 

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: 

(1)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。

(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。 

(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。 

3．绕组结构对变压器层间分布电容的影响