高频变压器分布电容的影响因素分析

lm 是绕组导线平均长度；d 是绕组上下层间距；h 是绕组高度；E 是绕组间的电场强度；v 是上下层相邻层间的电压分布；Uin 是输入电压；ε是层间绝缘材料介电常数。由式(2)可见，通过公式变换，用电场分布的体积积分来表示的电场能量可表示为变压器中电压分布的线积分。而电压分布可以通过以下方法获得：在所测绕组上施加一个电压U，其余绕组开路，

假设这个电压沿着绕组长度方向均匀分布，从绕组一端电位为零开始，至另一端电位增长到U，这样即可获得绕组电压分布情况。图3 给出了不同绕法时的绕组电压分布。

可见，采用C 型绕法，绕线虽简单，但上下层相邻匝间的最大电压差大，分布电容储存的能量就很大，从而绕组的端口等效电容较大；采用Z 型绕法，绕线稍复杂些，但线圈上下层相邻匝间压差变小，绕组的端口等效电容明显减小。若要进一步减小绕组分布电容，则可采用分段骨架的方法或累进式绕法。分段骨架的方法是将原来的线圈匝数分成相等的若干份，线圈间的最大电压差就只有输入电压的若干分之一，分段越多，线圈间的最大电压差越小，绕组等效分布电容就越小。所谓累进式绕线方法，就是先绕第1 层的一部分，再在第1 层上绕回去，形成第2 层的一部分，这样交替绕制第1 层线圈与第2 层线圈，设累进的圈数为n，则线圈间的最大电压就是1/n。一般来讲，减小分布电容的绕制方法都可以减小导线间的绝缘应力。一个2 层绕组的线圈，如分别采用上述4 种绕法，累进式绕法减小绕组分布电容的效果最佳，两段式绕法次之，C 型绕法最差，Z 型绕法介于中间。以上给出了不同绕法时2 层绕组分布电容的比较，若匝数较多，绕组绕成更多层结构，总的绕组分布电容仍可由式(2)求出，只是此时的储能应是所有的储能之和。

2.3 绕组间分布电容

绕组间的分布电容可从电容的基本定义推导而得。这个电容是沿着绕组分布的，可以把原副边绕组看成2 根半径为a 的平行导线A、B，中心相距d，如图4 所示。

假设原边绕组、副边绕组分别携带电荷q、?q，距离A 的中心x 处P 点的电场强度为E，则场强E为导线A、B 的电荷分别在P 点产生的电场强度EA和EB 的叠加。根据高斯定理：

方向是由A 指向B。因此，A、B 间的电位差UAB 为：

由此可得长为l 的绕组间分布电容为：

式中：ε 为绕组导体间绝缘材料的介电常数；l 为2绕组正对的平均长度。若绕组采用的是条状铜箔，如平面变压器绕
组，则2 个绕组间的电容可使用2 块平行导电板之间的电容计算公式直接求得：

变压器寄生参数的大小与绕组结构及绕组布局有很大关系，通过上述分析，可以得到以下结论：

（1）减小漏感可以由初级与次级绕组间的紧耦合来实现，也就是绕组结构上采用很小的间距以及布局上采用交错绕制的方法即可减小漏感。

（2）绕组采用不同的绕制方法，绕组分布电容差异较大。采用交错绕制方法，同一绕组层与层的实际间距增大了，所以绕组分布电容相应减小。

（3）绕组间分布电容除了与线圈层间距、层间绝缘材料以及绕线粗细有关外，与两绕组正对的面积有很大关系。因而，采用不同的绕组布局时，绕组间电容会有很大不同。采用交错绕制后，原副边绕组正对的面积变大，致使绕组间产生大的寄生电
容。紧密绕组的低漏感和大寄生电容成了一对矛盾。