多次級(jí)高壓變壓器的分布電容

摘要：分布電容是多次級(jí)高壓變壓器固有的寄生參數(shù)，它直接影響電路的工作性能。本文從分布電容的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，通過(guò)傳統(tǒng)繞制和PCB迭繞兩種工藝的比較，最后以實(shí)測(cè)波形來(lái)說(shuō)明了分布電容對(duì)電路性能的影響。
關(guān)鍵詞：分布電容；多次級(jí)高壓變壓器；傳統(tǒng)繞制；PCB迭繞

0 引言
高壓變壓器的分布參數(shù)主要是漏感和分布電容，在高壓變壓器應(yīng)用中單次級(jí)變壓器的分布電容很大，嚴(yán)重影響了電路的工作性能。為了減小分布電容，將單次級(jí)繞組分段繞制后再串聯(lián)，后接整流和濾波電路。如果分段后變比依舊很大，那么在次級(jí)匝數(shù)依然很多的情況下，分布電容依然較大。當(dāng)分布電容不為所用時(shí)，只有想方設(shè)法減小它。
本文通過(guò)傳統(tǒng)繞線和PCB迭繞兩種工藝的比較，并采用諧振法測(cè)得諧振頻率及通過(guò)計(jì)算得到分布電容，最后以實(shí)測(cè)波形說(shuō)明分布電容對(duì)電路性能的影響。

1 分布電容產(chǎn)生機(jī)理
在高壓變壓器中，分布電容由匝間分布電容和層間分布電容構(gòu)成。任何兩匝線圈間都存在分布電容。將“平板電容器的電容量與極板面積成正比，與極板間距成反比”表達(dá)成只有相鄰兩匝線圈時(shí)單位長(zhǎng)度分布電容表達(dá)式為：

其中，C為單位長(zhǎng)度分布電容值；ε為兩線圈間介質(zhì)的介電常數(shù)；s為長(zhǎng)為單位長(zhǎng)度、寬為線徑的等效對(duì)立面積；d為兩線圈中心間距。為減小兩線間分布電容，減小ε和s，增加d。

2 傳統(tǒng)繞制線包和PCB線圈的比較
為方便比較，兩種工藝?yán)@制的變壓器均采用如下相同參數(shù)：
工作模式：全橋拓?fù)?；工作頻率：150 kHz；輸入電壓／電流：50 V／3A；初級(jí)匝數(shù)Np：4匝；8個(gè)輸出次級(jí)匝數(shù)Ns1～Ns8：68匝，68匝，68匝，68匝，62匝，62匝，62匝，62匝；次級(jí)線徑／線寬：0．2mm；磁芯：PQ40；絕緣等級(jí)：初級(jí)和次級(jí)及次級(jí)和磁芯間耐壓大于8kV DC；絕緣處理：均采用0．05 mm厚的聚酯薄膜膠紙。
2．1 線包繞制工藝
高壓變壓器的線包繞制工藝如下：
(1)采用直徑為16 mm的圓柱型繞線骨架，所有繞線距骨架的上下都應(yīng)有4mm以上留邊距離；
(2)初級(jí)采用寬6 mm×厚0．05 mm的銅箔，次級(jí)均采用線徑為0．2 mm的漆包線，繞完初級(jí)后依次繞次級(jí)，所有次級(jí)均一層內(nèi)繞完；
(3)初級(jí)／磁芯中柱間絕緣要求的聚酯薄膜為24 mm×0．05 mm×2層，初／次級(jí)組間、次級(jí)組間及Ns8次級(jí)與外磁芯絕緣要求的聚酯薄膜為24 mm×0．05 mm×6層；
(4)所有次級(jí)要一層繞完，初次級(jí)出線端頭應(yīng)伸出50 mm左右；
(5)初級(jí)出線和次級(jí)出線分別繞中柱兩邊，Ns1～Ns4出線和Ns5～Ns8出線分別位于磁芯一邊中的上下部位。
圖1所示為傳統(tǒng)方法繞制的線包實(shí)物圖。