电容变压器的计算.pdf

1电容变压器的计算 电容变压器的计算 电容变压器是区别于铁芯变压器的一种无铁芯变压器 它不像铁芯变压器那样利用互感原理工作，而是利用电容分压原理工作在一些小功率场合，它可以成功地取代铁芯变压器它重量较轻，体积也不大(特别是功率很小时该特点更加突出)，而且无铁芯、不使用电磁线、 制作简单、 能较好地抑制来自电网的过电压， 故使输出电压平稳 1．变压原理 电容变压器的变压原理来自电容的分压原理不论是用于交流电路的电容变压器，还是用于直流电路的电容变压器，均利用该分压原理 (1)用于交流电路的电容变压器原理如上图所示，根据电容分压原理，电容变压器的二次侧电压 U2a（即 C2上的电压降 Uc2)，可按下式计算： 2当电容变压器一次侧接入直流电压时，二次侧便输出直流电压，于是，该电容变压器便可应用于直流电路中（这一点正是铁芯变压器做不到的） ，如图所示 (2)用于直流电路的电容变压器原理下图中，C1和 C2是依次串接后接在直流电源上的，其电源电压为 U1d因为串联电路各电容器极板上的电量相等，即 Q1=Q2，所以： 式中 Uc1、Uc2——分别为 C1和 C2的直流端电压，V 由上式得： 3从上式可以看出， 用于直流电路的电容变压器原理与用于交流电路的电容变压器原理是一样的，也是利用电容器的分压原理。

直流电容变压器的变比 Kd可按下式计算： 由上式得知， 只要按需要选择合适的电容器 C1和 C2， 就能得到一个确定的变压比 K(Ka或 Kd)反之，如已知变压比 K(C1或 C2)，就能根据电容变压器二次侧负载的大小选择出合适的电容器 C1、C2，这就是电容变压器的变压原理 2．电容变压器的电容器的电容计算和电容器选择正确地计算所需电容器的电容量和耐压值，是正确选择电容器的关键正确地选择电容器才能使电容变压器正常地工作 选择电容器最主要的是要使电容器的容量和耐压满足其工作要求 (1)用于交流电路的电容变压器的电容计算和电容器选择 1)电容器的容量计算及选择根据电容变压器二次侧负载电流I2a，电容器 C2的容量可按下式计算： （8） 式中 I2a——电容变压器二次侧负载电流(交流有效值)，A； U2a——电容变压器二次侧电压(交流有效值)，V； f——交流电频率，50Hz 4根据上式的计算电压值，选择出电容器的实际耐压值应大于其计算值 最后综合电容器的计算容量和耐压值，便可选择出较合适的电容器厂家产品 3）实例计算已知一电容变压器的 U1a和 U2a分别为 380V 和 110V，I2a为 210mA。

试计算其电容器的 C1和 C2的容量及耐压值， 并选择合适的电容器 解：根据式（8）计算 C2电容器容量： 综合以上计算值，选择 C1为 2.4μF/630V 的无极交流电容器：C2为 6μF／160V 的无极交流电容器 当 C2的计算容量较大时， C2可选用电解电容器， 但不能单个使用，必须成对地使用这是因为两个电解电容器同极串联(以负极与负极串联为宜)后，相当一个无极的交流电容器如果一对还不能满足需要，可用几对，其接法可根据 C2的计算容量及耐压值决定 5(2)用于直流电路的电容变压器的电容计算和电容器选择 1)电容器容量的计算及选择由图（直流电器的电容变压器）可知，电容器 C1、C2上的直流电荷瞬问即可充满(充电时间常数 t充=R内·C)，于是 C2上的直流电荷便可通过变压器二次侧负载放电（放电时间常数 t放=R2·C2，且大于 t充） 因此，C2的极板上总是处于带电状态，故可连续地向负载供电C1在该电容变压器中处于浮充状态 当电容变压器的二次侧负载电流 I2d和 C2对负载电阻 R2的放电时间常数 t放为已知时，电容器 C2的容量按下式计算： 电容器的耐压值确定后，便可选择较合适的厂家产品。

3）实例计算已知一电容变压器用于直流电路中，U1d和 U2d分别为 380V 和 95V，I2d为 180mA试计算电容器 C1和 C2的容量、耐压值，并选择电容器 解：根据式(4—63)便可计算出 C2的值，但式(4—63)中 t放是个未知量，所以计算 C2的值时，t放的取值是个关键我们知道，用半波工频交流电串接电阻为电容器 C 充电时，充满的时间(指 C 两端电压上升到半波电压峰值的时间) t放总是小于 0． 005s(一个周期 0． 02s6的 1/4)如果不串接电阻为 C 充电，其充电速度将更快，C 充满电荷的时间也将更短用直流电为电容器 C 充电，其充电速度快于用交流电(此时 C 的容抗为零)，因而 C 充满电荷的时问将更短些，此时 t放《0.005s所以，t放在几十微秒至一千微秒之内选择便可充分满足其工作要求 式(4—63)中的 t放为未知量，事先准确地计算是很困难的但根据前述 C2的放电时间常数 t放大于其充电时间常数 t充的原则， 可预先选定 t放值，然后按式(4—63)求出 C2的值 这里选取 t放=10μs(此时 t放》t充)将 t放=10μs 代入式(4—63)中，则得： 根据式(4—65)、式(4—66)分别计算 C1、C2 电容器的耐压值： 综上计算， 选C1为lμF／500V的交流电容器； 选C2为3μF／150V的交流电容器。

综上所述可知， 电容变压器是一种无铁芯的由两个或几个电容器构成的变压器，它简单、经济而且实用因为电容变压器的主要元件是电容器，所以，在接入电网之前应先将电容器短路放电——这样做将更加安全在使用中如嫌图（交流电器的电容变压器）中 b 点电位较高(相对 a 点而言)， 可将图 （交流电器的电容变压器） 中 d 点接地，7于是 b 点的电位便相当于零电位。