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[转帖]环型变压器的计算公式

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电梯直达

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发表于 2007-9-8 17:25 |只看该作者 |倒序浏览

来自牛哥土炮的zheng1兄的帖子下面是我看到的一篇关于环型变压器比较权威的计算方法和公式,看完以后有些糊涂,按照下面的计算方法,铁心截面积20平方CM的牛 20/0.75=26.6 26.6X26.6=707.56VA,而我的计算方法20X20=400VA!相差300VA! 按照磁通密度1.4T来计算,220VA,初级绕组V每匝= 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匝我的计算方法,50/11平方厘米=4.54匝/V 4.54X220=998.8匝!相差340匝! 难道我的计算方法太保守? 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）选择导线线径图7环形变压器截面图绕组导线线径d按式(10)计算d=1.13(mm)(10) 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 () 表4环形变压器空载特性测量数据表交流输入电压U1/V空载电流I0/mA 202.1 403.3 604.0 804.9 1005.6 1206.4 1407.3 1608.3 1809.6 20011.2 22013.8 24018 25022.7 环形变压器及其应用图9环形变压器空载特性曲线图8空载特性测量电路 ΔU=×100％==6.4％变压器电压调整率达到ΔU<7％的指标。 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/℃ 初级34.835.55.2755.958234.534.2 次级34.835.50.018520.0208234.532.5 从温升试验结果看出所设计的变压器已达到标准型温升标准，即Δτm<40℃，初次级绕组温升基本相等，即两绕组功耗较均衡。 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。

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发表于 2007-9-8 17:26 |只看该作者

按照这个公式计算,20平方=660T.则系数=33; 基本与R型的公式一致了.R型铁心为0.15~~0.25新日铁超薄矽钢片,系数取30~~35. 但是,环形变压器绝对不能与R变压器相提并论的! 如图是从<电子变压器设计手册>中下载的.请注意红色框内的数据,铁心面积基本一致,其中的4*8=32平方厘米的.竟然容量少于5*5=25的.每伏匝数,铁心面积4*8=32平方厘米的=3.4T;而5*5=25平方厘米的为2.18T. 而后面的大型铁心容量相差得太大了____被忽悠了!

[此贴子已经被作者于2007-9-8 17:27:08编辑过]

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发表于 2007-9-8 17:27 |只看该作者

首先,先确定铁心功率,因为一个铁心的截面积决定了一个变压器最终的输出功率,所以要先计算铁心功率,比如4CMX5CM=20CM平方,那么大约功率就是400-500W左右,环牛的功率一直没有一个好的计算公式,大约按照这个值除以0.6-0.9的系数,根据矽钢片的磁通密度,磁路的长短,断带程度,还有铁心截面积组合计算,18000以上整带铁心可以参考0.7的系数,也就是说磁通密度选1.4左右,功率确认了,就该计算初级漆包线线径,计算方式:比如800W的变压器 800W/220V=3.64A 一般按照每平方MM2.5A计算,这个地方也有人用到3-3.5A.我喜欢用每平方毫米2.2A来计算,也有人按照4A计算,电感量的问题各有不同的计算方法.然后再计算需要饶制的匝数,50/(铁心截面积*磁通密度)=每V的匝数再用220V电压*每V的匝数=最终饶制的匝数,然后再计算铁心的周长X最终饶制的匝数=需要多少米线材. 个人感觉,按照E牛铁心截面积除以0.8左右计算功率,按照E牛匝数来饶制初级效果最好! 有人用其他的方法来计算初级匝数,我觉得匝数太少,容易引起牛叫和震动.同时空载电流也比较大,声音出来粗糙. 然后做一个架子,如图,用粗一些的铅丝在两段弯成挂钩一样的结构,量好底部的间距,最好计算的方法就是挂钩的底部间距25MM,这样一圈正好半米,比较容易计算,而且缠上去的线盘不至于太粗而环牛的洞眼太小引起的麻烦,太长了也不好饶制的时候碍事. 铁心饶制之前要处理,先把边脚用透明胶带缠上几层,防止锐利的划伤漆包线造成严重后果,然后用黄蜡绸带饶着铁心缠饶2层,起绝缘作用,缠好了就可以饶制初级线圈了,内圈线要紧密排列,注意要按照顺序排列,避免跨线,扭绞,外圈排列要间隔有序,最好线与线之间空开线径的1.5倍左右的间距.也就是放射形状的饶法,或者内圈紧密排列,外圈5匝一组,两组之间空开一组的间距留给第二层.(也有人把这种饶法叫做消失真饶法)!饶完一层以后要缠绝缘带之后再饶制第二曾,因为初级匝数比较多,一般需要饶制4-5曾,每层都要缠绝缘带,第一层要是饶的好的话,以后的就好饶了,按照每层错开的方法节省空间,抗撞击,不容意短路. 还有,饶制的时候要用力拉紧漆包线,防止松动产生震动,起头的时候先饶3-2圈以后用胶带固定,这样就不会有拉紧后面前面又松的现象. 这个是800W初级饶制完了以后的样子,因为线比较粗,1.3MM,4层饶不下,5层饶不完,只好拉大线距,以达到电源接入的两个头尽可能的挨在一起,以方便识别和安装.这一点很重要,最好是饶制之前就算好,每个绕组的接线头尽量接近,线的颜色也要分开,标注到外皮上,以免混淆.就是说:不管最后一层剩下几圈,都要均匀分布在整个铁心,最好不要饶出半层之类的,以保证负载平衡. 只要线距均匀,匝数得当,铁心质量过关,饶制出来的妞妞绝对比市面上出售的DD要好的多. 次级的计算方法也一样,小电流的绕组,比如保护电路用的12V,最多用0.5MM的线就够用了,太粗了就要考虑洞眼的大小能不能饶进去多种电压的绕组了. 饶好了以后往外连线的时候焊接要牢固,最好套热缩管,然后用隔电纸垫在下面绝缘.安装上下盖的时候一定要垫3MM厚以上的绝缘缓冲胶垫,防止冲击损坏. 还有,次级大电流绕组可以考虑采用数线并饶的方式,有几组就几条线并饶,内圈可以叠加饶制,外圈还是排饶,最好一层就饶完,实在饶不完也要饶成整层数,理由和初级一样,第一保证负载平衡,第二避免饶完了高低不平,安装起来一头高一头低. 最后,在初级的一端串联一个大功率电阻,不要接任何负载,通电以后用万用表量电阻两端的电压,再除以电阻阻值得出空载电流,一般这个值小一些好,比如800W牛空载电流20MA左右最好!500W10-15MA.然后看看这个妞妞有没有震动,哼声,没有或几乎感觉不到的话...................一个优质妞妞产生了! 这里,还要感谢江老的支持和指点!

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发表于 2007-9-8 17:29 |只看该作者

刚才和本坛的一个资深朋友聊了一会,现在厂家的计算方法大约是:优质牛是0.7,每1MM平方4A电流.结合我拆开的声达牛,太阳花,箭猪牛来看,上面的理论可能是得到大部分厂家的认同! 如果这样下来,我饶500W牛那不就是初级绕组1.1=8.4A 22.5/0.7=32.14X32.14=1033W了!哈哈! 导线拉直以后(电灯线)每平方毫米,可以通过电流=6A(铝导线=4A);而绕制线圈后,铜线只能通过2.5A.若按照4A设计.还是过了.忽略了电感作用.可能对厂家有益处.而对于使用者来说.有被欺骗的感觉. 这也就是我要发这个帖子讨论的原因,老老实实按照规矩饶出来的牛和和批量生产的牛的区别,抛开工艺不说,相同用料相同功率,厂家的毛利润最少是成本的2-3倍!当然,垃圾牛很便宜,质量的话,估计降个4-5倍问题不大. 电子音响制作中,还有一种议论:环形变压器以\"高个子,小洞眼\"的最好! 其意思是:小洞眼___直径越小,磁路越短越好;铁心高度越高___相同的铁心厚度下,增加高度,也增大铁心面积了.

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