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环形变压器及其应用
摘要：介绍了环形变压器的特性和优点，阐明了应用中要注意的事项，通过实例介绍了环形变压器的设计计算方法。关键词：变压器；环形变压器；设计 1引言 环形变压器是电子变压器的一大类型，已广泛应用于家电设备和其它技术要求较高的电子设备中，它的主要用途是作为电源变压器和隔离变压器。环形变压器在国外已有完整的系列，广泛应用于计算机、医疗设备、电讯、仪器和灯光照明等方面。 我国近十年来环形变压器从无到有，迄今为止已形成相当大的生产规模，除满足国内需求外，还大量出口。国内主要用于家电的音响设备和自控设备以及石英灯照明等方面。 环形变压器由于有优良的性能价格比，有良好的输出特性和抗干扰能力，因而它是一种有竞争力的电子变压器，本文拟就它的特点作一介绍。 2环形变压器的特点 环形变压器的铁心是用优质冷轧硅钢片（片厚一般为0.35mm以下），无缝地卷制而成，这就使得它的铁心性能优于传统的叠片式铁心。环形变压器的线圈均匀地绕在铁心上，线圈产生的磁力线方向与铁心磁路几乎完全重合，与叠片式相比激磁能量和铁心损耗将减小25％，由此带来了下述一系列的优点。 1）电效率高铁心无气隙，叠装系数可高达95％以上，铁心磁导率可取1.5～1.8T（叠片式铁心只能取1.2～1.4T），电效率高达95％以上，空载电流只有叠片式的10％。 2）外形尺寸小，重量轻环形变压器比叠片式变压器重量可以减轻一半，只要保持铁心截面积相等，环形变压器容易改变铁心的长、宽、高比例，可以设计出符合要求的外形尺寸。 3）磁干扰较小环形变压器铁心没有气隙，绕组均匀地绕在环形的铁心上，这种结构导致了漏磁小，电磁辐射也小，无需另加屏蔽都可以用到高灵敏度的电子设备上，例如应用在低电平放大器和医疗设备上。 4）振动噪声较小铁心没有气隙能减少铁心
环形变压器及其应用
6）容易安装环形变压器只有中心一个安装螺杆，特别容易在电子设备中进行快速安装与拆卸。 3环形变压器的分类 根据国外文献介绍，环形变压器可分为标准型、经济型及隔离型等三类，各类的特点是 1）标准型电源变压器产品系列容量8～1500VA，有较小的电压调整率、满载运行温升仅为40℃，允许短时超载运行，适合于要求高的使用场合。 初次级绕组间采用B级（130℃）的聚酯薄膜绝缘，要求至少包三层绝缘带，能经受交流4000V，1min的耐压试验。 2）经济型电源变压器产品系列容量50～1500VA，在保证性能的基础上力求降低造价，适用于连续运行而不超载的使用场合，运行温升为60℃，绝缘材料等级为A级（105℃），当满负载时输出电压误差小于3％。 3）隔离变压器产品系列容量50～1000VA，又可分为工业用和医疗设备用两系列。隔离变压器着重是它的绝缘性能，初级与次级间用B级绝缘的聚酯薄膜至少包扎4层，击穿电压大于4000V，所有初级引线必须采用双绝缘导线。变压器最大温升低于45℃。 医疗用的隔离变压器除符合上述的要求外，还要符合UL544标准，即初级和次级绕组应具有热保护，绕组与接地铜屏蔽间隔距离应大于13mm。 此外对医疗用的隔离变压器还要求在初级绕组装有温度保护开关，当铁心温度达到120℃时，温度保护开关断开，当温度恢复正常时，开关自动复位合上。 现将加拿大PLITRON公司出品的标准型环形变压器外形尺寸，重量列于表1，外形图如图1所示。 4环形变压器应用中应注意的问题 4．1变压器的功率容量 变压器的功率容量是决定铁心尺寸的主要依据。在很多场合变压器的负载是间歇性的，例如音响设备中的电源变压器。这时变压器的体积和重量较连续工作时要减少很多，如图2所示负载A段对整个B段而言是较小的一段，这时变压器的工作周期比其热时间常数要短很多，可用式（1）计算变压器的额定功率。PN=PL(VA)（1） 式中：PN——变压器额定功率（VA）； PL——变压器负载功率（VA）； A——接通负载时间； B———变压器工作周期。 4．2电压调整率 电压调整率是衡量变压器负载特性的重要指标。电压调整率是指当输入电压不变，负载电流从零升到额定值时，输出电压U2的相对变化值，通常以百
式中：ΔU——电压调整率； U20——空载输出电压（V）； U2——变压器额定负载时的输出电压（V）。 表2列出加拿大PLITRON公司环形变压器的电压调整率，其特性曲线如图3所示，电压调整率随变压器容量增大而下降。 表2环形变压器电压调整率变压器功率/VA电压调调整率ΔU/％ 由于变压器有铁损和铜损，输出功率PO总是小于输入功率Pi，变压器的效率η如式（3）所示。η=（3） 图4列出了三组不同功率的变压器效率曲线，随着容量增大效率明显增高，容量300VA以上的变压器，在额定负载下效率可高达95％以上。 4．4自耦变压器 当只要求升压或降压，而不要求初级与次级绕组隔离的情况下，使用自耦变压器是合适的。自耦变压器具有体积小，成本低、传输功率大等优点，用环形铁心绕制自耦变压器因初次级绕组不需绝缘，加工十分方便，体积、重量更小，造价更低。 要注意的是自耦变压器初、次级绕组的公共端（COM）要接零线，这样才安全。 自耦变压器电路如图5所示，它的额定功率PAH按式（4）计算。 PAH=PAO(UH－UL)/UH(VA)（4） 式中：PAO——自耦变压器输出功率（VA）； UH——高电压绕组电压（V）； UL——低电压绕组电压（V）。 4．5温升问题 环形变压器的温升特性曲线示于图6，从图6可看出环形变压器的温升是较低的，对标准型系列，即便是过载120％，温升也不超过70℃。 变压器的温升是由铁损和铜损两部分决定的，对
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温升也与散热面积关系很大，由于环形变压器铁心温升低，绕组在整个铁心上均匀绕制，散热面积和散热条件都比较好，因此能获得较低的温升。 4．6合闸电流 一般变压器在合闸时都会产生很大的合闸冲击电流，而环形变压器由于没有气隙和具有高磁导率则会造成更大的合闸电流。300VA以下的环形变压器可以用一般熔断器作保护，但为了防止合闸电流烧断熔断器，选择熔断器的电流应比变压器初级电流大8～10倍。300VA以上的环形变压器要考虑使用慢速熔断器或温度熔断器作保护，有时为了降低该冲击电流可以将变压器磁通密度B值取低些。 4．7变压器与整流电路 大多数作电源用的环形变压器都与整流电路相连，现将最常用的整流电路和变压器次级电压U2、次电流I2与直流电压Ud直流电流Id的关系列在表3中，供设计时参考。 表3整流电路与变压器参数电路名称电路图变压器次级电压U2/V变压器次级电流I2/A 通过设计一台50Hz石英灯用的电源变压器，其初级电压U1=220V，次级电压U2=11.8V，次级电流I2=16.7A，电压调整率ΔU≤7％，来说明计算的方法和步骤。 1）计算变压器次级功率P2 P2=I2U2=16.7×11.8=197VA(5) 2）计算变压器输入功率P1（设变压器效率η=0.95）与输入电流I1P1===207VA(6)I1===0.94A 3）计算铁心截面积SS=K(cm2)(7) 式中：K——系数与变压器功率有关，K=0.6～0.8，取K=0.75； PO——变压器平均功率，Po===202VA。则S=0.75=10.66cm2，取S=11cm2。 根据现有铁心规格选用铁芯尺寸为：高H=40mm，内径Dno=55mm，外径Dwo=110mm。核算所选用的铁心的截面积S=H=×40×10－2=11cm2 4）计算初级绕组每伏匝数N10与匝数N1N10=（匝/V）（8） 式中：f——电源频率（Hz），f=50Hz； B——磁通密度（T）,B=1.4T。代入得N10==2.9匝/V，取N10=3匝/V，则 N1=N10U1=3×220=660匝。 5）计算次级绕组每伏匝数N20与匝数N2N20=（匝/V）（9）代入得N20==3.23匝/V，则 N2=N20·U2=3.23×11.8=38.1匝，取N2=38匝。 6）选择导线线径
式中：I——通过导线的电流（A）； j——电流密度，j=2.5～3A/mm2。 当取j=2.5A/mm2时代入式(10)得d=0.72(mm)则初级绕组线径d1=0.72=0.69mm，选漆包线外径为0.72mm。次级绕组线线径d2=0.72=2.94mm，选用两条d=2.12mm（考虑绝缘漆最大外径为2?21mm）导线并绕。因为?2.94导线的截面积Sd2=6.78mm2，而d=2.12mm导线的截面积为3.53mm2两条并联后可得截面积为：2×3.53=7.06mm2，完全符合要求且裕度较大。 6环形变压器的结构计算 环形变压器的绕组是用绕线机的绕线环在铁心内作旋转运动而绕制的，因此铁心内径的尺寸对加工过程十分重要，结构计算的目的就是检验绕完全部绕组后，内径尚余多少空间。若经计算内径空间过小不符合绕制要求时，可以修改铁心尺寸，只要维持截面积不变，电性能也基本不变。 已知铁心内径Dno=55mm，图7中各绝缘层厚度为to=1.5mm，t1=t2=1mm。 1）计算绕完初级绕组及包绝缘后的内径Dn2 计算初级绕组每层绕的匝数n1n1=（匝）（11） 式中：Dn1——铁心包绝缘后的内径，Dn1=Dno－2t0=55－(2×1.5)=52mm； kp——叠绕系数，kp=1.15。代入得n1==197匝 则初级绕组的层数Q1为Q1===3.35取整数Q1=4层 初级绕组厚度δ1为 δ1=Q1d1kp=4×0.72×1.15=3.3mm 则初级绕组包绝缘后的内径Dn2为 Dn2=Dn1－2(δ1＋t1)=52－2(3.3＋1)=43.4mm 2）计算次级绕组的厚度δ2 计算次级绕组每层绕的匝数n2，考虑到次级绕组是用2×d2=2×2.21mm导线并绕，则n2===27匝 则次级绕组的层数Q2为Q2===1.41，取整数Q2=2层。 次级绕组厚度δ2为 δ2=Q2d2kp=2×2.21×1.15=5.08mm 3）计算绕完初次级绕组及包绝缘后的内径Dn4 Dn4=Dn2－2(δ2＋t2)=43.4－2(5.08＋1)=31.24mm 可见绕完绕组后，内径还有裕量，所选铁芯尺寸是合适的。 7环形变压器样品的性能测试 为检验设计方法的准确性，对按设计参数制成的环形变压器样品进行了性能测试，结果如下。 7．1空载特性测试 测量电路如图8所示。测得的数据列于表4，按照表4的数据，绘出图9所示的空载特性曲线。 从变压器的空载特性看出设计符合要求，在额定工作电压220V时（工作点为A），变压器的空载电流只有13.8mA，即使电源电压上升到240V变压器工作在B点铁心还未饱和，有较大的裕度。 7．2电压调整率测量 变压器在空载时测得的次级空载电压U20=12.6V，当通以额定电流I2=16.7A时，次级输出电压为U2=11.8V，按式（2）计算电压调整率为
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环形变压器及其应用
ΔU=×100％==6.4％ 7．3温升试验 用电阻法对变压器绕组进行温升试验，在通电4h变压器温升稳定后进行测试，并按式（12）计算绕组平均温升Δτm。Δτm=(k＋t1)－(t2－t1)（12） 测量的数据及计算结果列于表5 表5200VA环形变压器温升试验数据绕组类别测冷阻（r1）时的环境温度t1/℃测热阻（r2）时的环境温度t2/℃t1时绕组电阻r1/Ωt2时绕组电阻r2/Ω常数k绕组平均温升Δτ/℃ 7．4绝缘性能试验 1）绝缘电阻 用500V摇表测试绝缘电阻，初次级绕组之间的绝缘电阻在常态下均大于100MΩ。 2）抗电强度 变压器初级与次级绕组之间能承受50Hz，4000V（有效值）电压1min，而无击穿和飞弧。限定漏电流为1mA，此项试验证明变压器的抗电强度达到IEC标准。 8结语 环形变压器以其优良的性能和有竞争力的性能价格比，可以预期它会在较大领域内取代传统的叠片式变压器，随着环形变压器技术性能进一步提高，它将会在电子变压器领域中有更广阔的应用前景。 参考文献 [1]PLITRONMANUFACTURINGINC.TOROIDALTRANS? [2]电子变压器专业委员会编.电子变压器手册[M].辽宁 科学技术出版社会,2002. [3]贝寇祺.小功率电源变压器实用设计制作和修理[M]. 人民邮电出版社.1995. |
环形变压器及其应用
- 变压器(129802)
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2019-08-12 14:46:0518926
18926环形变压器怎么接线_环形变压器的应用
单绕组环型变压器接线问题可能对大多数人来说是没有什么难度，倘若是双绕组或多绕组的变压器也许就有人犯难了，变压器上的引线颜色不同，大小不一，条数很多，这时候问题就来了——这些引线应该怎么接呢？
2019-08-12 15:05:3121984
21984环形变压器原理图_环形变压器绕线机原理
环型变压器的铁心是用优质冷轧硅钢片（片厚一般为0.35mm以下），无缝地卷制而成，这就使得它的铁心性能优于传统的叠片式铁心。环型变压器的线圈均匀地绕在铁心上，线圈产生的磁力线方向与铁心磁路几乎完全重合，与叠片式相比激磁能量和铁心损耗将减小25%。
2019-08-12 15:14:4118973
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阻焊变压器的特点
阻焊变压器由铁芯、-次绕组、二次绕组、绝缘物及夹紧等组成，按照结构形式可分为芯型、壳型和环形变压器，芯型变压器虽然结构简单，制造容易，但因为漏抗大、电气性能差，目前仅用在功率小于5KVA的小容里阻焊机上，环形变压器尽管漏抗小，电气性能优越，但制造、维修复杂。
2020-02-06 16:19:251152
1152环形变压器损坏的原因及修理方法
绕组中一般只有初级220V高压绕组损坏，而其他低压绕组却完好无损，且220V绕组多采用的是双线并绕法，而非方形变压器使用的单线排绕法。
2020-02-20 00:59:409071
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环形变压器的绝缘等级由什么决定
本文介绍了环形变压器的绝缘等级，环形变压器的绝缘等级由绝缘材料的耐热等级决定，环形变压器的两个绝缘等级要求：铜线的绝缘等级、绝缘胶纸的绝缘等级。
2020-02-20 01:08:333922
3922环型变压器的原理
日常生活中我们离不开各种家用电器，但我们却不知道几乎所有的电器都需要变压器，但我们却不了解变压器，它在电器中起到的作用是什么，有什么功能，我们都不清楚，本文我们学习一下环形变压器的原理知识，了解变压器的原理，带你走进一个你所不了解的领域，在这个未知的领域中领略科学家们智慧的结晶。
2020-03-08 14:57:013983
3983环形电源变压器的优点及设计方法
摘要:环形变压器是电子变压器较大类型之一，已广“泛应用于家电设备和其它技术要求较高的电子设备中，用途是作为电源变压器和隔离变压器。此外在计算机、医疗设备、电讯、仪器和灯光照明等方面得到充分应用。它不
2022-05-09 15:38:305
5环形变压器的应用及特点
环形变压器属于电子变压器的一大类型。它已被广泛用于对技术要求较高的家用电器和其他电子设备中。它的主要用途是用作电源变压器和隔离变压器。环形变压器在国外有完整的系列，并广泛用于计算机，医疗设备，电信
2022-09-28 09:47:502115
2115环形变压器中铁芯的作用
我们知道，实际的环形变压器总是在交流状态下工作，功率损耗不仅在线圈的电阻上，也产生在交变电流磁化下的铁芯中。通常把铁芯中的功率损耗叫“铁损”，铁损由两个原因造成，一个是“磁滞损耗”，一个是“涡流损耗
2022-10-07 14:45:261279
1279环形变压器
如今，很多德赢Vwin官网
选择音响功放变压器时都是选环形变压器，音响功放采用环形变压器是由于音频功放的特性所决定的。 与其它设备用电量基本不同，音频功放用电量不但变化快，而且变化幅度也大。这就要求变压器
2022-10-30 13:29:061676
1676环形铁芯制作的环形变压器的结构
环形变压器的铁芯可以加工到无气隙的程度，叠装系数可高达95%以上，铁心磁导率可取1.5～1.8T(叠片式铁芯只能取1.2T左右或更低)，因此环形变压器的电转换效率能够达到95%以上。环形变压器铁心的无气息结构，能够使空载电流非常小，长期通电情况下没有发热现象。
2022-11-24 13:40:472205
2205R型变压器原理及与环形变压器的区别
R型变压器是一种具有特殊设计的变压器，其名称源自于其形状类似于字母“R”。它是一种高性能的BSS123LT1G变压器，主要用于电力系统中的高压电网，以及工业和商业领域中的各种电力设备。R型变压器具有一系列独特的设计特点和优势，使其在电力传输和分配中具有重要的作用。
2023-05-31 11:30:392067
2067如何为环形变压器选择合适的热保护器？
过热是环形变压器的一个常见问题，特别是当它们位于负载下时。它会导致昂贵的设备损坏，这就是为什么每个环形变压器都需要热保护器。热保护器响应时间快。这意味着它们可以快速响应温度变化，这使它们成为环形变压器等大功率应用的理想选择。以下是如何为环形变压器选择高质量的热保护器。
强大的过流能力！
2022-09-21 14:58:07498
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来看看R型低频变压器、中频变压器和高频变压器究竟有何差别！
事实上，有很多关于变压器的基本知识，如变压器的各种分类，可分为低频变压器、中频变压器和高频变压器。也可根据其外观分为R型变压器、环形变压器或EI型变压器等。也可分为电力变压器、电子变压器或电源变压器等。如果我们想知道他们各自的原理和应用，我们必须慢慢地学习和理解。
2023-06-29 15:21:461064
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功放为什么要使用环形变压器？环形变压器应用在音响功放中的优点
功放为什么要使用环形变压器？环形变压器应用在音响功放中的优点 功放使用环形变压器是因为环形变压器具有很多优点，特别适用于音响功放的应用。在接下来的文章中，我将详细介绍环形变压器以及其在音响功放
2023-11-30 11:43:23785
785浅谈普通环形变压器和逆变变压器的关系和区别
浅谈普通环形变压器和逆变变压器的关系和区别 普通环形变压器和逆变变压器是两种常见的电力设备，它们在电能传输和转换方面起着重要的作用。本文将从概念、结构、工作原理、用途和优缺点等方面详尽介绍普通环形变压器
2023-12-26 14:17:48199
199如何分辨环形变压器是铜线制的还是铝线制
如何分辨环形变压器是铜线制的还是铝线制 环形变压器是电力系统中常见的一种电气设备，其主要功能是将高电压变换为低电压，或从低电压转换为高电压。而判断环形变压器是采用铜线制造还是铝线制造是十分重要
2023-12-26 14:17:51371
371双15伏的环形变压器可以应用在硅整流充电器中么
双15伏的环形变压器可以应用在硅整流充电器中么 硅整流充电器是一种常见的电源设备，用于将交流电转换为直流电以供各种设备使用。环形变压器是一种特殊的变压器，具有一些独特的特性，使其成为硅整流充电器
2023-12-26 14:40:53212
212环形变压器一定要用粗铜线绕功率才会大吗？
环形变压器一定要用粗铜线绕功率才会大吗？ 环形变压器是一种特殊设计的变压器，其磁路由一个闭合的铁心构成。为了提高环形变压器的功率，粗铜线的使用确实是较为常见的选择。本文将详述环形变压器及粗铜线在功率
2023-12-26 14:40:56161
161环形变压器输出电压突然升高是什么原因
环形变压器输出电压突然升高是什么原因 环形变压器是一种常见的用于变换交流电压的装置。在正常运行中，变压器的输出电压应该是稳定的。然而，有时候在使用过程中会出现输出电压突然升高的情况。出现这种情况
2023-12-26 14:40:58316
316电压过高对环形变压器有什么影响
电压过高对环形变压器有什么影响 电压过高对环形变压器有以下几个主要影响。 1. 铁芯饱和：环形变压器的铁芯是用来传导磁场并提高变压器的效率的。当电压过高时，磁通也会随之增大，可能导致铁芯饱和。铁芯
2023-12-26 14:41:01221
221环形变压器的电压能不能实现调压的功能？
环形变压器的电压能不能实现调压的功能？ 环形变压器是一种特殊的变压器，由于其结构的不同，它的电压调节功能与传统的变压器有所差异。本文将详细介绍环形变压器的工作原理、结构特点以及其可能的电压调节方法
2023-12-26 14:56:25182
182环形变压器的电压波动允许范围是多少？你了解吗？
环形变压器的电压波动允许范围是多少？你了解吗？ 环形变压器的电压波动允许范围在不同的国家和地区可能有所不同。一般来说，电力系统的电压波动允许范围通常由国家的电力法规和标准来规定。 在绝大多数
2023-12-26 14:56:28243
243音响功放上安装的环形变压器噪音大是怎么回事？怎么解决？
音响功放上安装的环形变压器噪音大是怎么回事？怎么解决？ 音响功放上安装的环形变压器噪音大的原因有很多，可能包括线路干扰、电源问题、接地问题、磁场干扰等等。解决这些问题的方法也有很多，可以从线路隔离
2023-12-26 14:56:32830
830环形变压器接上去不通电是什么原因？
环形变压器接上去不通电是什么原因？ 环形变压器不通电的原因可能有多个，以下是几种可能的情况： 1. 电源问题：首先，检查变压器是否正确连接到电源。如果没有连接到电源，或者电源故障，那么变压器就无法
2023-12-26 14:56:34258
258环形变压器常规引线都是做几组的？
环形变压器常规引线都是做几组的？ 环形变压器常规引线一般分为三组： 1. 一次侧（低压侧）引线组：这组引线用于连接变压器的一次侧，也就是输入侧或低压侧。一次侧通常有两根引线，分别为输入和中性线。输入
2023-12-26 15:04:15245
245环形变压器的能不能当隔离变压器使用？
环形变压器的能不能当隔离变压器使用？ 环形变压器也被称为环形电感器或环型电感装置，是一种特殊的变压器设计。环形变压器由一个圆环形的铁芯和绕制在其上的绕组组成。它可以在电气领域中起到许多重要的作用
2023-12-26 15:04:18282
282环形变压器跟逆变器的区别在哪里？
环形变压器跟逆变器的区别在哪里？ 环形变压器和逆变器是电力传输和转换中常用的两种设备，它们在原理、工作方式和应用方面存在明显的区别。 首先，环形变压器是一种电力变压器，它的工作原理基于电磁感应。环形变压器
2023-12-26 15:04:20253
253环形变压器的输入输出端接反了会怎么样？
环形变压器的输入输出端接反了会怎么样？ 环形变压器是一种特殊的变压器，其特点是具有环形磁芯。环形变压器的输入和输出端的接反，也就是输入端连接到输出端，输出端连接到输入端，则会导致一系列问题
2023-12-26 15:19:58359
359环形变压器铁芯原材料是用硅钢片还是矽钢片？
环形变压器铁芯原材料是用硅钢片还是矽钢片？ 环形变压器铁芯原材料通常使用的是硅钢片，而不是矽钢片。 硅钢片是一种特殊的冷轧电工钢，也称为硅钢板或硅钢片，由铁、硅、碳等材料合金制成。硅钢片在电机
2023-12-26 15:20:00273
273在什么情况下应选择使用环形变压器而不是其他类型的变压器？
在什么情况下应选择使用环形变压器而不是其他类型的变压器？ 环形变压器是一种特殊类型的变压器，其独特的设计和结构使得它在特定情况下比其他类型的变压器更适用。在本文中，我们将探讨一些情况下应选择使用环形变压器
2024-01-30 16:18:17159
159环形变压器和普通变压器的优缺点是什么？
环形变压器和普通变压器的优缺点是什么？ 环形变压器和普通变压器是两种常见的变压器类型，它们在结构、原理和应用方面有着显著的差异。环形变压器是一种特殊的变压器，以其独特的环形磁芯而闻名，具有许多独特
2024-01-30 16:38:31435
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