[发明专利]一种井下高温的中高频变压器及其参数获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器，具体是一种可在井下高温环境下运行的中高频变压器及其参数获取方法。

背景技术

中高频变压器是开关电源电路中的一种重要部件，可实现电气隔离和电压变换的功能。然而在某些特殊场合，如在油井解堵、矿井物探和水下目标探测等方面的脉冲功率应用领域，要求变压器体积小，激磁电感大，并且可以在100℃左右的井下高温环境下可靠工作。现有的中高频变压器设计方案基本都是基于室温条件，在稍高温度下都采用了水冷、风冷等散热措施，这些都不适用于上述特殊环境。因此，需要一种体积小、结构简单、可在井下高温环境下运行的中高频变压器。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可在井下高温环境下运行的中高频变压器，旨在解决现有变压器体积大、在井下高温环境下难以正常工作的问题。

本发明提供了一种井下高温的中高频变压器，包括磁芯单元、原边绕组、副边绕组和固定架；所述磁芯单元由多个环形纳米晶磁芯组成；所述原边绕组和所述副边绕组均匀绕制在每个环形纳米晶磁芯上，且所述原边绕组在内层，所述副边绕组在外层，每个环形纳米晶磁芯上的原、副边绕组匝数都相同，且所有环形纳米晶磁芯的原边绕组之间通过串联形式连接，所有环形纳米晶磁芯的副边绕组之间也通过串联形式连接；所述磁芯、所述原边绕组和所述副边绕组同轴纵向排列，并固定在所述固定架上。

更进一步地，所述中高频变压器还包括原边接线端子和副边接线端子；所有磁芯的原边绕组串联后构成了中高频变压器的原边绕组，中高频变压器原边绕组的引出线接在所述原边接线端子上；所有磁芯的副边绕组串联后构成了中高频变压器的副边绕组，中高频变压器副边绕组的引出线接在所述副边接线端子上。

更进一步地，在所述磁芯单元中相邻的两个环形纳米晶磁芯之间留有一定的距离以增加散热面积，从而降低变压器内部的温度。

更进一步地，所述原边绕组和所述副边绕组的绕线为耐热等级是H级的聚酯亚胺漆包铜圆线。

更进一步地，所述原边绕组和所述副边绕组的引出线附近套设有一层热缩绝缘护套。

更进一步地，所述固定架的材料为铜质材料。

更进一步地，所述中高频变压器通过高温环氧树脂灌封成型。

本发明还提供了一种井下高温的中高频变压器的参数的获取方法，包括下述步骤：

S1：根据公式D_s-d_w>0.5d_n选择磁芯尺寸；

其中，D_s为变压器的直径，d_w为环形磁芯外直径，d_n为环形磁芯内直径；

S2：根据公式nA_p>AP和确定磁芯个数；

其中，n为磁芯个数，A_p为步骤S1中选择的单个磁芯的面面积，单位为cm⁴；AP为变压器所需总的面面积，单位为cm⁴；P_T为变压器的视在功率，单位为W；K₀为窗口使用系数，K_f为波形系数，f_s为变压器工作频率，单位为Hz；B_w为磁心工作磁感应强度，单位为T；K_j为电流密度比例系数，X为磁心的结构常数；

S3：根据公式V₁＝V_p/n和V₂＝V_s/n分别确定每个磁芯原边绕组的额定电 压V₁和每个磁芯副边绕组的额定电压V₂；

其中，n为步骤S2中确定的磁芯个数，V_p为变压器的原边额定电压为，V_s为变压器的副边额定电压；

S4：根据公式和分别确定每个磁芯的原边绕组匝数N₁和每个磁芯的副边绕组匝数N₂；

其中，V₁是步骤S3中确定的每个磁芯原边绕组的额定电压，V₂是步骤S3中确定的每个磁芯副边绕组的额定电压，K_f为波形系数，f_s为变压器工作频率，单位为Hz；B_w为磁心工作磁感应强度，单位为T；A_e是单个磁芯的有效截面积，单位为m²；