中心議題：

• 電子變壓器在電源技術中的作用
• 電源技術對電子變壓器的要求

解決方案：

• 起電壓和功率變換作用
• 起傳遞寬帶、聲頻、中周功率和信號作用
• 起原邊和副邊絕緣隔離作用的隔離變壓器
• 起單相變三相或三相變單相作用的相數變換變壓器

電源裝置
，無論是直流電源還是交流電源，都要使用由軟磁磁芯製成的電子變壓器(軟磁電磁元件)。雖sui然ran，已yi經jing有you不bu用yong軟ruan磁ci磁ci芯xin的de空kong芯xin電dian子zi變bian壓ya器qi和he壓ya電dian陶tao瓷ci變bian壓ya器qi，但dan是shi，到dao現xian在zai為wei止zhi，絕jue大da多duo數shu的de電dian源yuan裝zhuang置zhi中zhong的de電dian子zi變bian壓ya器qi
，仍reng然ran使shi用yong軟ruan磁ci磁ci芯xin。因yin此ci，討tao論lun電dian源yuan技ji術shu與yu電dian子zi變bian壓ya器qi之zhi間jian的de關guan係xi：dianzibianyaqizaidianyuanjishuzhongdezuoyong

，dianyuanjishuduidianzibianyaqideyaoqiu，dianzibianyaqicaiyongxinruancicailiaohexincixinjiegouduidianyuanjishufazhandeyingxiang
，yidinghuiyinqidianyuanxingyeheruancicailiaoxingyedepengyoumendexingqu。benwentichuyixiekanfa
，yibiancuchengdianyuanxingyeyudianzibianyaqixingyeheruancicailiaoxingyezhijianjiudianzibianyaqiheruancicailiaodeyouguanwentijinxingduihua，huxiangjiaoliu，gongtongfazhan。

1電子變壓器在電源技術中的作用
　　
電子變壓器和半導體開關器件，半導體整流器件，電容器一起，稱為電源裝置中的4大主要元器件。根據在電源裝置中的作用，電子變壓器可以分為：
1)起電壓和功率變換作用的電源變壓器，功率變壓器

，整流變壓器，逆變變壓器，開關變壓器，脈衝功率變壓器;
2)起傳遞寬帶、聲頻、中周功率和信號作用的寬帶變壓器，聲頻變壓器，中周變壓器;
3)起傳遞脈衝、驅動和觸發信號作用的脈衝變壓器
，驅動變壓器，觸發變壓器;
4)起原邊和副邊絕緣隔離作用的隔離變壓器，起屏蔽作用的屏蔽變壓器;
5)起單相變三相或三相變單相作用的相數變換變壓器，起改變輸出相位作用的相位變換變壓器(移相器);
6)起改變輸出頻率作用的倍頻或分頻變壓器;
7)起改變輸出阻抗與負載阻抗相匹配作用的匹配變壓器;
8)起穩定輸出電壓或電流作用的穩壓變壓器(包括恒壓變壓器)或穩流變壓器

，起調節輸出電壓作用的調壓變壓器;
9)起交流和直流濾波作用的濾波電感器;
10)起抑製電磁幹擾作用的電磁幹擾濾波電感器
，起抑製噪聲作用的噪聲濾波電感器;
11)起吸收浪湧電流作用的吸收電感器，起減緩電流變化速率的緩衝電感器;
12)起儲能作用的儲能電感器，起幫助半導體開關換向作用的換向電感器;
13)起開關作用的磁性開關電感器和變壓器;
14)起調節電感作用的可控電感器和飽和電感器;
15)起變換電壓
、電流或脈衝檢測信號的電壓互感器
、電流互感器、脈衝互感器、直流互感器、零磁通互感器、弱電互感器
、零序電流互感器、霍爾電流電壓檢測器。

congyishangdeliejukeyikanchu，bulunshizhiliudianyuan，jiaoliudianyuan，haishitezhongdianyuan
，doulibukaidianzibianyaqi。yourenbadianyuanjiedingweijingguogaopinkaiguanbianhuandezhiliudianyuanhejiaoliudianyuan。zaijieshaoruancidianciyuanjianzaidianyuanjishuzhongdezuoyongshi，wangwangjugaopinkaiguandianyuanzhongdegezhongdianciyuanjianweilizheng。tongshi
，zaidianzidianyuanzhongshiyongderuancidianciyuanjianzhong，gezhongbianyaqizhanzhuyaodiwei，yinciyongbianyaqizuoweidianzidianyuanzhongruanciyuanjiandedaibiao，chengtamenwei“電子變壓器”。

2電源技術對電子變壓器的要求
　　
dianyuanjishuduidianzibianyaqideyaoqiu，xiangsuoyouzuoweishangpindechanpinyiyang
，shizaijutishiyongtiaojianxiawanchengjutidegongnengzhongzhuiqiuxingnengjiagebizuihao。youshikenengpianzhongjiagehechengben，youshikenengpianzhongxiaolvhexingneng。xianzai，qing、薄
、短、小成為電子變壓器的發展方向，是強調降低成本。從總的要求出發，可以對電子變壓器得出四項具體要求：使用條件
，完成功能，提高效率，降低成本。

2.1使用條件電子變壓器的使用條件，包括兩方麵內容：
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kekaoxinghediancijianrongxing。yiqianzhizhuyikekaoxing，xianzaiyouyuhuanjingbaohuyishizengqiang，bixuzhuyidiancijianrongxing。kekaoxingshizhizaijutideshiyongtiaojianxia，dianzibianyaqinengzhengchanggongzuodaoshiyongshoumingweizhi。yibanshiyongtiaojianzhongduidianzibianyaqiyingxiangzuidadeshihuanjingwendu。juedingdianzibianyaqishouwenduyingxiangqiangdudecanshushiruancicailiaodejulidian。

軟磁材料居裏點高，受溫度影響小;軟磁材料居裏點低，對溫度變化比較敏感，受溫度影響大。例如錳鋅鐵氧體的居裏點隻有215℃，比較低，磁通密度
、磁導率和損耗都隨溫度發生變化
，除正常溫度25℃而外，還要給出60℃，80℃
，100℃時的各種參數數據。因此

，錳鋅鐵氧體磁芯的工作溫度一般限製在100℃以下，也就是環境溫度為40℃時，溫升必須低於60℃。鈷基非晶合金的居裏點為205℃，也低

，使用溫度也限製在100℃以下。鐵基非晶合金的居裏點為370℃，可以在150℃～180℃以下使用。

高磁導坡莫合金的居裏點為460℃至480℃


，可以在200℃～250℃以下使用。微晶納米晶合金的居裏點為600℃，取向矽鋼居裏點為730℃，可以在300℃～400℃下(xia)使(shi)用(yong)。電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)是(shi)指(zhi)電(dian)子(zi)變(bian)壓(ya)器(qi)既(ji)不(bu)產(chan)生(sheng)對(dui)外(wai)界(jie)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)，又(you)能(neng)承(cheng)受(shou)外(wai)界(jie)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)包(bao)括(kuo)可(ke)聽(ting)見(jian)的(de)音(yin)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)和(he)聽(ting)不(bu)見(jian)的(de)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)。電(dian)子(zi)變(bian)壓(ya)器(qi)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)磁(ci)芯(xin)的(de)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)。磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)係(xi)數(shu)大(da)的(de)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao)，產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)大(da)。鐵(tie)基(ji)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)的(de)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)係(xi)數(shu)通(tong)常(chang)為(wei)最(zui)大(da)(27～30)×10-6，必須采取減少噪聲抑製幹擾的措施。

高磁導Ni50坡莫合金的磁致伸縮係數為25×10-6，錳鋅鐵氧體的磁致伸縮係數為21×10-6。以上這3種軟磁材料屬於容易產生電磁幹擾的材料，在應用中要注意。3%取向矽鋼的磁致伸縮係數為(1～3)×10-6
，微晶納米晶合金的磁致伸縮係數為(0.5～2)×10-6。這2種軟磁材料屬於比較容易產生電磁幹擾的材料。6.5%矽鋼的磁致伸縮係數為0.1×10-6
，高磁導Ni80坡莫合金的磁致伸縮係數為(0.1～0.5)×10-6
，鈷基非晶合金的磁致伸縮係數為0.1×10-6以下。這3種(zhong)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao)屬(shu)於(yu)不(bu)太(tai)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)材(cai)料(liao)。由(you)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)頻(pin)率(lv)一(yi)般(ban)與(yu)電(dian)子(zi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)相(xiang)同(tong)。如(ru)果(guo)有(you)低(di)於(yu)或(huo)高(gao)於(yu)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)
，那(na)是(shi)由(you)其(qi)他(ta)原(yuan)因(yin)產(chan)生(sheng)的(de)。

2.2完成功能電子變壓器從功能上區分主要有變壓器和電感器2種。

特殊元件完成的功能另外討論。變壓器完成的功能有3個：功率傳送
、電壓變換和絕緣隔離。電感器完成功能有2個：功率傳送和紋波抑製。功率傳送有2種(zhong)方(fang)式(shi)。第(di)一(yi)種(zhong)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)傳(chuan)送(song)方(fang)式(shi)，即(ji)外(wai)加(jia)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)原(yuan)繞(rao)組(zu)上(shang)的(de)交(jiao)變(bian)電(dian)壓(ya)，在(zai)磁(ci)芯(xin)中(zhong)產(chan)生(sheng)磁(ci)通(tong)變(bian)化(hua)，使(shi)副(fu)繞(rao)組(zu)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)
，加(jia)在(zai)負(fu)載(zai)上(shang)
，從(cong)而(er)使(shi)電(dian)功(gong)率(lv)從(cong)原(yuan)邊(bian)傳(chuan)送(song)到(dao)副(fu)邊(bian)。

傳送功率的大小決定於感應電壓
，也就是決定於單位時間內的磁通密度變量ΔB。ΔB與磁導率無關，而與飽和磁通密度Bs和剩餘磁通密度Br有關。從飽和磁通密度來看，各種軟磁材料的Bs從大到小的順序為：鐵鈷合金為2.3～2.4T，矽鋼為1.75～2.2T，鐵基非晶合金為1.25～1.75T，鐵基微晶納米晶合金為1.1～1.5T
，鐵矽鋁合金為1.0～1.6T，高磁導鐵鎳坡莫合金為0.8～1.6T，鈷基非晶合金為0.5～1.4T，鐵鋁合金為0.7～1.3T，鐵鎳基非晶合金為0.4～0.7T
，錳鋅鐵氧體為0.3～0.7T。作為電子變壓器的磁芯用材料
，矽鋼和鐵基非晶合金占優勢，而錳鋅鐵氧體處於劣勢。

功gong率lv傳chuan送song的de第di二er種zhong是shi電dian感gan器qi傳chuan送song方fang式shi，即ji輸shu入ru給gei電dian感gan器qi繞rao組zu的de電dian能neng，使shi磁ci芯xin激ji磁ci，變bian為wei磁ci能neng儲chu存cun起qi來lai，然ran後hou通tong過guo去qu磁ci變bian成cheng電dian能neng釋shi放fang給gei負fu載zai。傳chuan送song功gong率lv的de大da小xiao決jue定ding於yu電dian感gan器qi磁ci芯xin的de儲chu能neng，也ye就jiu是shi決jue定ding於yu電dian感gan器qi的de電dian感gan量liang。電dian感gan量liang不bu直zhi接jie與yu飽bao和he磁ci通tong密mi度du有you關guan，而er與yu磁ci導dao率lv有you關guan，磁ci導dao率lv高gao
，電dian感gan量liang大da，儲chu能neng多duo，傳chuan送song功gong率lv大da。各ge種zhong軟ruan磁ci材cai料liao的de磁ci導dao率lv從cong大da到dao小xiao順shun序xu為wei：Ni80坡莫合金為(1.2～3)×106，鈷基非晶合金為(1～1.5)×106，鐵基微晶納米晶合金為(5～8)×105，鐵基非晶合金為(2～5)×105，Ni50坡莫合金為(1～3)×105，矽鋼為(2～9)×104，錳鋅鐵氧體為(1～3)×104。

作為電感器的磁芯用材料，Ni80坡莫合金、鈷基非晶合金

、鐵(tie)基(ji)微(wei)晶(jing)納(na)米(mi)晶(jing)合(he)金(jin)占(zhan)優(you)勢(shi)
，矽(gui)鋼(gang)和(he)錳(meng)鋅(xin)鐵(tie)氧(yang)體(ti)處(chu)於(yu)劣(lie)勢(shi)。傳(chuan)送(song)功(gong)率(lv)大(da)小(xiao)
，還(hai)與(yu)單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)內(nei)的(de)傳(chuan)送(song)次(ci)數(shu)有(you)關(guan)，即(ji)與(yu)電(dian)子(zi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)有(you)關(guan)。工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao)，在(zai)同(tong)樣(yang)尺(chi)寸(cun)的(de)磁(ci)芯(xin)和(he)線(xian)圈(quan)參(can)數(shu)下(xia)，傳(chuan)送(song)的(de)功(gong)率(lv)越(yue)大(da)。電(dian)壓(ya)變(bian)換(huan)通(tong)過(guo)變(bian)壓(ya)器(qi)原(yuan)繞(rao)組(zu)和(he)副(fu)繞(rao)組(zu)匝(za)數(shu)比(bi)來(lai)完(wan)成(cheng)

，不(bu)管(guan)功(gong)率(lv)傳(chuan)送(song)大(da)小(xiao)如(ru)何(he)，原(yuan)邊(bian)和(he)副(fu)邊(bian)的(de)電(dian)壓(ya)變(bian)換(huan)比(bi)等(deng)於(yu)原(yuan)繞(rao)組(zu)和(he)副(fu)繞(rao)組(zu)匝(za)數(shu)比(bi)。

絕(jue)緣(yuan)隔(ge)離(li)通(tong)過(guo)變(bian)壓(ya)器(qi)原(yuan)繞(rao)組(zu)和(he)副(fu)繞(rao)組(zu)的(de)絕(jue)緣(yuan)結(jie)構(gou)來(lai)完(wan)成(cheng)。絕(jue)緣(yuan)結(jie)構(gou)的(de)複(fu)雜(za)程(cheng)度(du)，與(yu)外(wai)加(jia)和(he)變(bian)換(huan)的(de)電(dian)壓(ya)大(da)小(xiao)有(you)關(guan)，電(dian)壓(ya)越(yue)高(gao)，絕(jue)緣(yuan)結(jie)構(gou)越(yue)複(fu)雜(za)。紋(wen)波(bo)抑(yi)製(zhi)通(tong)過(guo)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)自(zi)感(gan)電(dian)勢(shi)來(lai)實(shi)現(xian)。隻(zhi)要(yao)通(tong)過(guo)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)電(dian)流(liu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，線(xian)圈(quan)在(zai)磁(ci)芯(xin)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)通(tong)也(ye)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，使(shi)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)線(xian)圈(quan)兩(liang)端(duan)出(chu)現(xian)自(zi)感(gan)電(dian)勢(shi)，其(qi)方(fang)向(xiang)與(yu)外(wai)加(jia)電(dian)壓(ya)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan)，從(cong)而(er)阻(zu)止(zhi)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)。紋(wen)波(bo)的(de)變(bian)化(hua)頻(pin)率(lv)比(bi)基(ji)頻(pin)高(gao)，電(dian)流(liu)紋(wen)波(bo)的(de)電(dian)流(liu)頻(pin)率(lv)比(bi)基(ji)頻(pin)大(da)，因(yin)此(ci)，更(geng)能(neng)被(bei)電(dian)感(gan)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)自(zi)感(gan)電(dian)勢(shi)抑(yi)製(zhi)。電(dian)感(gan)器(qi)對(dui)紋(wen)波(bo)抑(yi)製(zhi)的(de)能(neng)力(li)
，決(jue)定(ding)於(yu)自(zi)感(gan)電(dian)勢(shi)的(de)大(da)小(xiao)，也(ye)就(jiu)是(shi)電(dian)感(gan)量(liang)大(da)小(xiao)，與(yu)磁(ci)芯(xin)的(de)磁(ci)導(dao)率(lv)有(you)關(guan)，Ni80坡莫合金、鈷基非晶合金、鐵基微晶納米晶合金磁導率大，處於優勢，矽鋼和錳鋅鐵氧體磁導率小，處於劣勢。

2.3提高效率提高效率是對電源和電子變壓器的普遍要求。

雖然
，從單個電子變壓器來看
，損耗不大。例如，100VA電源變壓器，效率為98%時，損耗隻有2W並不多。但是成十萬個、成百萬個電源變壓器，總損耗可能達到上十萬W，甚至上百萬W。還有，許多電源變壓器一直長期運行，年總損耗相當可觀，有可能達到上千萬kW•h。

顯然，提高電子變壓器的效率
，可以節約電力。節約電力後，可以少建發電站。少建發電站後
，可以少消耗煤和石油
，可以少排放CO2，SO2
，NOx，廢(fei)氣(qi)，汙(wu)水(shui)，煙(yan)塵(chen)和(he)灰(hui)渣(zha)，減(jian)少(shao)對(dui)環(huan)境(jing)的(de)汙(wu)染(ran)。既(ji)具(ju)有(you)節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)，又(you)具(ju)有(you)保(bao)護(hu)環(huan)境(jing)的(de)雙(shuang)重(zhong)社(she)會(hui)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。因(yin)此(ci)，提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)是(shi)對(dui)電(dian)子(zi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)要(yao)求(qiu)。電(dian)子(zi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)損(sun)耗(hao)包(bao)括(kuo)磁(ci)芯(xin)損(sun)耗(hao)(鐵損)和線圈損耗(銅損)。鐵損隻要電子變壓器投入工作，一直存在
，是電子變壓器損耗的主要部分。

因yin此ci
，根gen據ju鐵tie損sun選xuan擇ze磁ci芯xin材cai料liao，是shi電dian子zi變bian壓ya器qi設she計ji的de主zhu要yao內nei容rong，鐵tie損sun也ye成cheng為wei評ping價jia軟ruan磁ci材cai料liao的de一yi個ge主zhu要yao參can數shu。鐵tie損sun與yu電dian子zi變bian壓ya器qi磁ci芯xin的de工gong作zuo磁ci通tong密mi度du和he工gong作zuo頻pin率lv有you關guan
，在zai介jie紹shao軟ruan磁ci材cai料liao的de鐵tie損sun時shi，必bi須xu說shuo明ming是shi在zai什shen麼me工gong作zuo磁ci通tong密mi度du下xia和he什shen麼me工gong作zuo頻pin率lv下xia的de損sun耗hao。例li如ru，P0.5/400，表示在工作磁通密度0.5T和工作頻率400Hz下的鐵損。P0.1/100k表示在工作磁通密度0.1T和工作頻率100kHz下的鐵損。軟磁材料包括磁滯損耗、渦流損耗和剩餘損耗。

渦流損耗又與材料的電阻率ρ成反比。ρ越大，渦流損耗越小。各種軟磁材料的ρ從大到小的順序為：錳鋅鐵氧體為108～109μΩ•cm
，鐵鎳基非晶合金為150～180μΩ•cm，鐵基非晶合金為130～150μΩ•cm，鈷基非晶合金為120～140μΩ•cm，高磁導坡莫合金為40～80μΩ•cm，鐵矽鋁合金為40～60μΩ•cm，鐵鋁合金為30～60μΩ•cm，矽鋼為40～50μΩ•cm，鐵鈷合金為20～40μΩ•cm。因此，錳鋅鐵氧體的ρ比金屬軟磁材料高106～107倍，在高頻中渦流小，應用占優勢。但是當工作頻率超過一定值以後，錳鋅鐵氧體磁性顆粒之內的絕緣體被擊穿和熔化，ρ變得相當小
，損耗迅速上升到很高水平，這個工作頻率就是錳鋅鐵氧體的極限工作頻率。