介 绍

电芯上的半圈就是电芯外脚上的一个整圆，它被称为半圈是因为中心脚部分（十字交叉区）有一个一半？半圈可被用在与变压器圈数比例匹配上。有时因为不小心就生产出一个半圈来。

把开始键放在轴的一端把结束键放在轴的另一端，不管是有意或是无意中制造了半圈，很多设计工程师曾有过在氧化铁电芯变压器上用半圈的遭遇，这是因为半圈引起了在线圈中巨大的电感泄漏，这种泄漏对电源变压器的输出交互调节（稳压）有害的影响，在（1）（2）中对这种现象有详细介绍。

如要减少因半圈而造成的泄漏并提高输出线圈的交叉调节，可用一个输出流平衡线圈（如（1）中所述），然而，此输出流平衡线圈增加了成本及复杂性，所以在氧化铁变压器中很少用到半圈设计，众所周知应用半圈对电源变压器的副作用，但很多工程师因为在多种多扼流圈和集成电磁铁应用半圈设计而忽视了此点。 半圈引起的漏泄增加对“开孔”电感提升电流和复式输出扼流圈大有好处，而且在电圈上安装半圈很简单。

这里解释了在持续电流PFC提升电路的输出过滤扼流线圈、输出过滤器中的复式扼流线圈、及穿孔电感中应用半圈的好处。也介绍了增加泄露的效果，和两个附加外脚之间流量不平衡的副作用。另外一些关于计算在电芯上应用半圈的作用及实际效果的介绍。并用图示了如何安装半圈。

2．电芯上的半圈

A． 半圈定义：在电芯上附加于线圈上的半圈定义如下：电芯一条外腿上的整圈。所多的半圈仅附有中心腿的十字交叉区的一半， 会在同方向产生电磁流量，如同中心腿上的全圈所产生的一样。如F1A图所示，两个线圈，一个主线圈NP和一个#3外腿上有半圈的次线圈NS。如F1B图所示，这是一个电磁等同线圈。用两个MMF源， NPLP和NSLS代替两个主要线圈，半圈也代表一个MM源， 1XLS，在#3外腿上。R1，R2，R3是分别是三条腿的磁阻。

在加半圈之前，在中心腿上的两个MMF在中心腿上产生磁电流。因为两个外腿有相同的十字交叉区（中心腿的一半），磁电流被两条外腿平均分配。因为两个线圈被紧紧地放在一起，除了一些电流流失外电芯中没有其它可泄露电流的路径。

当在次线圈上增加半圈的时候，增加的MMF，#3腿上的1XLS，会引起两条外腿（不和中心腿相联）之间引起的电磁电流。两条外腿中间的电磁电流实际上是电流的泄露，因为它不与主线圈相联。电芯中电流泄露路径会产生两线圈中更多的电流泄露。

由于半圈产生的电流泄露被视做与一个整圈（此整圈包围着一个外腿，有一个去掉电芯的中心腿）产生的泄露相同。泄露可通过古典公式（在此公式中，磁导率U，十字交叉区AE，电芯路径长度L是相关的）来计算。

B． 半圈引起的泄露的计算

假设一个电芯有一个相联系的磁导率UR，一个十字交叉区AE。每条腿的长度是L1，L2，L3如图F2A所示。三条腿的磁阻是：

R1=L1U0URAE，R2=2L2/U0URAE，R3=2L3/U0URAE。

半圈产生的泄露电流穿过两条外腿，L2和L3，但未穿过中心腿。泄露电流与一个单转相同（此单转缚在一个含#2腿和#3腿的电芯上）。请参照图2B。 电流泄露可以计算如下：

LK= K/IS=1/（R2+R3）=U0URAE/2LT （1）

在这儿LT=L2+L3

所以，加上一个半圈的泄露电流是由电芯的材料和几何尺寸决定的。因为一个典型的氧化铁电芯比一个粉状铁电芯的磁导率高得多。氧化铁电芯的增加泄露效果比粉状铁中的半圈引起的泄露明显的多。

由于电流泄露是由在次线圈上的半圈引起的，所计算的泄露LK如图3所示是和次线圈串联的。 如果主线圈的圈次线圈的圈多，NP》NS，如我们在主线圈上所见，在次线圈上因半圈引起的电流泄露会更大。L1K是次线圈短路情况下在主线圈所测量的泄露电流。

L1K=[NP/（NS+1/2）]2LK

因为泄露电流不与中心腿相联系，所以不论半圈是否与中心腿上的全圈或更多圈串联，也不论它是否是一个完整次线圈（假设电芯磁导率不变）半圈所产生的电流泄露是相同的。

举例：铁氧体EE42/15电芯

AE=1。82平方厘米，L1=3。6CM，L2=L3=7。2CM

假设相关的磁导率UR=2300，由一个半圈所引起的电流泄露是

为区别以上理论分析及计算，两个线圈放在一个没有沟的EE42/15上。一个LCR表用于测量在主线圈短路时次线圈的泄露量。测量结果如表1所示。

测量泄露量比计算泄露量总是大一些，因为计算量包括了中心腿上的两个线圈的一般泄露量。所选择的UR也是有一些公差。

C． 两条外腿的流量不平衡

在一条外腿上应用半圈的副作用之一就是会在两条外腿之间产生不平衡的电流。这是因为多余的泄露电流围绕两条外腿按一个方向转动。在一个变压器中，由两个主次线圈所产生的电流总是处于相对位置。半圈会降低它所在的外腿的电流，

增加另一条腿的电流。然而，在一个开孔电阻或双电阻中，由两个线圈产生的电流总是朝一个方向的。因此由于半圈在外腿上所产生的电流变化是可变化的。因为不平衡的电流就是在两条外腿中转动的泄露电流，我们可以用公式1计算：

被AE/2除，失去平衡的电流密度就是：

（4）

对于氧化铁电芯EE42/15，

对于一个经选择的电芯，失去平衡的电流密度是半圈内电流成正比的。如前所述，根据外腿上的磁流量的方向，两条外腿中由半圈所加上的电流可能是附加于或减少于磁电流。结果是一条外腿的流量增加，而另一条外腿的流量减少。

两条外腿之间的流量不平衡可能会引起增长率加的流量饱和。因此经常需要在氧化铁电芯的外腿路径加一些磁阻。如果是EI电芯或两个电芯对等两部分通常加一个小的沟以隔开。I-BAR和E部分必需用隔离物隔开。图4显示了EE和电芯的小沟的情况。如果所有的空气沟放在中心腿上，半圈中相对小的电流会饱和两条外腿。流量增加的一条腿会首先饱和，磁导率达到空气芯的磁导率，然后导致另一条腿的饱和。

外腿上小沟会降低由半圈引起的泄露。假设外腿上有一条沟LG，由于半圈引起的泄露是：（5）

氧化铁电芯的磁导率因温度不同和流量摆动而差别很大。一个小的0。001或0。002英寸的气沟，虽然因半圈而降低了电流泄露， 但为高效磁导率的电芯线性化贡献很大，同时更早预期可测量的结果。由于粉状铁电芯磁导率很低，他们不需要在外腿上有任何气沟。

3．安装半圈

如果一个氧化铁或粉状铁电芯是垂直的，如图5，安装半圈就很容易。终止中芯轴或头部一侧上键上的线圈的开端并把线圈结束端附在中心轴或头部的另一侧的键上。如图5所示。对于垂直方向的电芯，有两种办法安装半圈，如图6所示的一个电感线圈。在两条外腿中产生的流量是不同的。说到不同处，要用到右手法则，顺时针的线圈中，半圈增加了#2腿中的流量，降低了#3腿中的流量。但在逆时针的线圈中，变化则正好相反。

水平位置电芯的半圈则要求线圈的起止端在电芯顶部断开并如图7所示绕线。通常说来，需要一个套筒来防止？

4．半圈的应用

A． 单线圈电阻

虽然一个单独的线圈电阻中的半圈不用于产生电流泄露，在一个单独线圈电感上

考虑应用半圈有两个原因：

第一个也是最通常的理由是为PCB板安装突破引线。通常要在垂直的粉状铁芯及氧化铁芯的中心轴或顶部的同侧的高密度PCB板上放上引线的始止端是不实际的。应用半圈后就允许起端终止在中心轴或顶部的同侧，而止端附在另一侧的键上。在一个高电流电感中，这是一个方便的方法使PCB上的电感电流超过另一个。这种PCB板的巧妙布局对于有并行多路系统（在高电流中应用并行线比就用铜片便宜）电感线圈非常有用。每一条并行线都可以缚在一个单独的键上。假设五条并行线用于一个有10个键的线圈。五个起端可以缚在中心轴一侧的五个键上，另外五个止端可以缚在另外一侧。当然，如果因为这个原因半圈被应用在有氧化铁电芯上的话，只在中心腿上放置沟是错误的。最常见的例子是：应用电感（如图8所示的杆状，梭状，鼓状电感）上的半圈来安装突破引线。几乎100%的此类电感装有半圈。这种例子可被视为电芯每条外腿上安装了一个特别大的气沟。

第二个也是比较小的原因是因为在一个单独线圈电感的氧化铁电芯上应用半圈是为了软化电流饱和膝管。氧化铁电芯的一条外腿可在罗另外一条腿之前被制成饱和的。这对于换流器和电源是个非常有用的选择，否则，如果不应用半圈的话，过流会引起整个电芯硬饱和。

B． 带半圈的耦合输出电感

如图9所示，耦合输出电感与一个稳压器的一个或两个输出口的电感结合在一个单独磁电芯上。注4描述了一些应用此种方法的设计。因为耦合电感实际上不是低阻抗电流变压器而是低阻抗变压器。由于调整电压的不匹配在传导中的脉冲前缘和边缘引起了电感线圈的高DI/DT。高的DI/DT可引起穿透输出盖的ESR和ESL的噪声和纹波尖峰信号。两种常用降低多路输出电感的DI/DT方法是：

1．在与多电感线圈串联的一个或更多的输出端加一个小的电感。

2．在多电感线圈中内装一些泄露电感。

假设多电感的线圈甚至扩大超过电芯的窗口。有两种方法可以增加泄露电感。一种是在两个线圈中，增加更多绝缘层，但这样有增加隔热的坏处。另外一种办法是在一个或两个线圈中加一个半圈。

另外一个在多电阻中应用半圈的原因是多电感的电压与变压器和调节器的电压点更加接近。比如：一个作者CLIFFORD JAMERSON，在19xx年设计了一个有三个输出端+12V，+5V和-12V的多电阻。在变压器中5V至12V的圈数比例是4-9。通常预言电源变压器的相同圈数比率会应用在多电阻中。多电感有两倍或三倍的圈数应用于电源变压器中。8和18圈或12和27圈。这是第一种原型改进后的接近版。由于调节器电压降引起的变压器和多电感的电压不匹配，为符合输出端噪声和纹波规格，需两个其它小的过滤电阻用于降低DI/DT。实验室的实验和错误证明了：用10又2分之一的圈数在5v线圈上和用23又2分之一的圈数在12V线圈上可在输出端产生较小噪声和纹波并不需要再加两个线圈。电芯是微型金属E168-26无气沟的。由于这是一个粉状铁芯，而且三个半圈围绕在同一外腿上，所以由半圈所产生的附加电流泄露很小。半圈的应用并不仅仅减少了输出帽的噪声和纹波，起端和止端分别在顶板相对侧的复合式电感证明对PCB 更好。注意复式线圈的圈数比例，二十三又二分之一比十又二分之一（2。238）是几乎和9比四的电源变压器线圈比例（2。25）相符合的。这种应用获得了接地可靠性的NCR 奖。

C．开孔电感

半圈的第三种应用是增加开孔电感的电流泄露。在多种不同的线路中都用到开孔电感。如图10所示，典型的开孔电感的应用是在连续电流PFC升压电路中。开孔电感是用于降低并推迟从D1， 升压整流器而来的反向电流的高峰。

操作图10的PFC线路的基本原理如下：N1和N2的线圈比例是大约15比一。当SW1关闭，L1电流经D2流向C1。电压长高穿过L2引起L1电流从D2向L2和D1转换。当SW1开启时，与L2串联的泄露电感降低了SW1中的DI/DT，降低了从D1而来的反向电流高峰，并延迟了高峰电流直到SW1全面开启。泄露电感越高，开孔电感降低D1反向电流的效率越高。

增加泄露电感的方法之一是增加L2线圈的圈数。这种方法的问题是因圈数的改变而引起在线圈内的不连续电流。从N1（当SW1开时）到N1+N2（当SW1关时）。对低EMI而言，这种电流的变化需要小而且不能有高的DI/DT。并且，需要有其它的一些考虑。比如：D1需要一个缓冲器（未显示出来）。比用增加L2

的圈数以获得更多泄露电感更好。另外一个方法是用一个半圈。试验室得出的经验是在为L2线圈增加一个半圈来使PFC电感的泄露电感翻倍是实际的。

电流波型图如图11所示是SW1和D2电流在突破电流图10的总和。在图11B中，同图11A相比，启动尖峰电流（D1反向电流）被降低了50%。试验室的测量显示启动尖峰电流也被推迟了15毫微秒。这段时间使SW1，一个FET在启动尖峰电流发生前，完全开启。这两个动作使突破FET产生了相当大的启动损失。高频环动？（通常看到是和开孔电感在一起）也被抑制了。

开孔电感是一个有0。080英寸中心腿沟和0。002英寸外腿沟的铁氧体E55/21主圈是45圈。线圈上的圈数是四又二分之一。这线圈上的四圈与中心腿束成一束以提供最大的泄露电感。经测量无半圈的泄露电感是1。1UH如同我们在终端上所看到的。169UH从终端到45圈线圈。同加上的半圈一起，泄露电感增加到2。82UH至2。30UH。

现在有一种争议，我们为什么不用一个小的独立的2UH的线圈串联一个四圈的TAP线圈来取得和增加一个半圈同样的效果？ 答案是，DI/DT很大，DB/DT也很大，为避免高的芯？流失，线圈必需配有一个相当大的粉状铁芯或沟式氧化铁芯。一个杆状线圈可能是最便宜的选择。但因为可能会有一个很大的电磁场反转并伴有高的DB/DT，来自于杆壮线圈的条型磁场可能成为一个问题。简单易装的半圈成为节省成本的一个单独线圈的替代选择。

5．小结

1．一个半圈，即缠在一个电芯外腿上的整圈，增加了两个或更多复合线圈的泄露电感。所增加的泄露电感的总和取决于电芯的渗透率及几何尺寸。所以一个低渗透率的粉状铁芯上的半圈比一个在外腿上有小沟的氧化铁电芯的半圈效率差很多。

2．半圈的另外一个副作用是它会引起两条外腿的电流不平衡。增加流量的腿可以饱和。典型的是，一个氧化铁电芯上需有一个BUTT沟来避免芯的饱和。但它会降低半圈的泄露电感。

3．在大多数的EE，EI，EER，PQ和其它电芯结构中安装一个半圈来增加泄露电感。相对于应用一个单独的电感来讲，并无增加成本。

4．半圈增加的泄露电感对突破电路的TAPPED电感和复式输出线圈非常有益。半圈也对粉状铁线圈或单线圈氧化铁芯取得更称心的PINOUT更有用。据信应用半圈对其它集成电路磁性结构也有益。

 

第二篇：三项变压器连接组的总结

三项变压器连接组的总结

连接方法

常见的连接方法有星形和三角形两种。

以高压绕组为例，星形连接是将三相绕组的末端连接在一起结为中性点，把三相绕组的首端分别引出，画接线图时，应将三相绕组竖直平行画出，相序是从左向右，电势的正方向是由末端指向首端，电压方向则相反。画相量图时，应将B相电势竖直画出，其它两相分别与其相差120°按顺时针排列，三相电势方向由末端指向首端，线电势也是由末端指向首端。

三角形连接是将三相绕组的首、末端顺次连接成闭合回路，把三个接点顺次引出，三角形连接又有顺接、倒接两种接法。画接线图时，三相绕组应竖直平行排列，相序是由左向右，顺接是上一相绕组的首端与下一相绕组的末端顺次连接。倒接是将上一相绕组的末端与下一相绕组的首端顺次连接。画相量图时，仍将B相竖直向上画出，三相接点顺次按顺时针排列，构成一个闭合的等边三角形，顺接时三角形指向右侧，倒接时三角形指向左侧，每相电势与电压方向与星形接线相同。

也就是说，相量图是按三相绕组的连接情况画出的，是一种位形图。其等电位点在图上重合为一点，任意两点之间的有向线段就表示两面三刀点间电势的相量，方向均由末端指向首端。

连接三相绕组时，必须严格按绕组端头标志和接线图进行，不得将一相绕组的首、末端互换，否则会造成三相电压不对称，三相电流不平衡，甚至损坏变压器。

单相绕组的极性

三相变压器的任一相的原、副绕组被同一主磁通所交链，在同一瞬间，当原绕组的某一端头为正时，副绕组必然有一个电位为正的对应端头，这两个相对应的端头就称为同极性端或同名端，通常以圆点标注。

变压器原、副绕组之间的极性关系取决于绕组的绕向和线端的标志。当变压器原、副绕组的绕向相同，位置相对应的线端标志相同（即同为首端或同为末端），在电源接通的时候，根据椤次定律，可以确定标志相同的端应同为高电位或同为低电位，其电势的相量是同相的。如果仅将原绕组的标志颠倒，则原、副绕组标志相同的线端就为反极性，其电势的相向即为反相。

当原、副绕组绕向相反时，位置相同的线端标志相同，则两绕组的首端为反极性。两绕组的感应电势反相。如果改变原绕组线端标志，则两绕组首端为同极性，两绕组的感应电势同相。

连接组标号的含义和表示方法

连接组标号是表示变压器绕组的连接方法以及原、副边对应线电势相位关系的符号。 连接组标号由字符和数字两部分组成，前面的字符自左向事依次表示高压、低压绕组的连接方法，后面的数字可以是0——11之间的整数，它代表低压绕组线电势对高压绕组线电势相位移的大小，该数字乘以30°即为低压边线电势滞后于高压边红电势相位移的角度

数。这种相位关系通常用“时钟表示法”加以说明，即以原边线电势相量做为时钟的分针，并令其固定指向12位置，以对应的副边线电势相量做为时针，它所指的时数就是连接组标号中的数字。

四、连接组标号的判定

（一）Y，y0连接组标号

原、副绕组都是星形连接，且原、副绕组都以同极性端做为首端，所以原、副绕组对应的相电势是同相位。

先画出原边相电势相量图，再按原、副绕组相电势同相位画出副边相电势相量图，根据相电势与线电势的关系，画出线电势相量，再将副边的一个线电势相量平移到原边对应的线电势相量上，且令它们的末端重合，就可看出它们是同相的，用时钟表示法看，它们均指在12上，这种连接组标号就是Y，y0。

（二）Y，y6连接组标号

原、副绕组仍为星形接线，但各相原、副绕组的首端为反极性（画接线图时，原绕组不变，副绕组上下颠倒，竖直向下，电势正方向由末端指向首端），原、副绕组对应相电势反相。据此，按上述方法可画出相量图，并可知，原、副绕组相对应的线电势的相位移是180°，当原边线电势相量指向12时，对应的副边线电势相量将指在6的位置上，这种连接组标号就是Y，y6。

原、副绕组均为星形连接的三相变压器，除了0、6两组连接组标号外，改变绕组端头标志，还可有2、4、8、10四个偶数的连接组标号数字。

（三）Y，d11连接组标号

原绕组做星形连接，副绕组为三角形顺接，各相原、副绕组都以同极性端为首端。按前述方法画出原、副绕组相电势相量图，再根据线电势和相电势的关系，画出线电势相量，将副边的一个线电势相量平移，使其末端与对应的原边线电势末端重合，可以看出，副边线电势滞后于对应的原边线电势相量330°，用时钟表示法可判定为Y，d11连接组标号。

假如Y，d连接的三相变压器各相原、副绕组的首端为反极性，原绕组仍然不变，副绕组各相极性相反，且仍然顺接，按上述方法，就可判定是Y，d5连接组标号。

将Y，d11和Y，d5中的副绕组端头标志逐相轮换，还将得到3、7、9、1四种连接组标号的数字。

如上所述，连接组标号不仅与原、副绕组的连接方法有关，而且与它们的绕线方向及线端标志有关，改变这三个因素中的任何一个，都会影响连接组标号。连接组标号的数字共有12个，其中偶数和奇数各6个，凡是偶数的，原、副绕组的连接方法必定一致；凡是奇数的，原、副绕组连接方法必定不同。

连接组标号是变压器并列运行的条件之一。

五、连接组标号的测定

测定连接组标号的方法有双电压表法、直流法和相位表法。现只学电压表法，测定连接组标号之前，通常应先测定原、副绕组的相对极性。

（一）绕组极性的测定

1、直流感应法：

将高压边一相绕组的首端接电池正极，末端接电池负极，对应相低压边线端接检流计。按通电路时，若检流计指针正向偏转，则与检流计正极相连的必定是首端。若检流计反向偏转，则与检流计正极相连的必定是末端，按此确定标志，则原、副绕组的首端为同极性端。

2、交流感应法：

将同一相高、低压绕组的首端连接在一起，在高压边的两端加一个不超过250V的交流电压，然后分别测量高、低压边的电压，以及高、低压绕组末端间的电压。若高、低压绕组末端间电压等于高压边电压与低压边电压之差，说明高、低压边电压同相，即高?低压绕组的首端为同极性端。或高、低压绕组末端间电压等于高、低压边电压之和，说明高、低压边电压反相，即高、低压绕组的首端不是同极性端。

（二）连接组标号的测定

将高压边A端和低压边a端连接在一起，在高压边加一个不超过250V（最好为100V，便于计算）的三相交流电压，用电压表依次测量B相原边首端与B相副边首端、C相副边首端之间的电压，C相原边首端与C相副边首端间的电压。当B相原边首端与C相副边首端间的电压等于C相原边首端与B相副边首端间的电压，且二者均B相原、副边首端间的电压时，为Y，y0连接组标号；当B相原、副边首端间的电压等于B相原边首端与C相副边首端间的电压，且二者均小于C相原边首端与B相副边首端间的电压时，为Y，d11连接组标号。