環(huán)形變壓器設(shè)計(jì)和繞制

1、這個是我在其他壇子上和一些發(fā)燒友們探討的帖子,很多評論直接合并一起了.下面是我看到的一篇關(guān)于環(huán)型變壓器比較權(quán)威的計(jì)算方法和公式,看完以后有些糊涂,按照下面的計(jì)算方法,鐵心截面積20平方CM的牛  20/0.75=26.6   26.6X26.6=707.56VA,按照磁通密度1.4T來計(jì)算,220VA,初級繞組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，則N1=N10U1=3×220=660匝我的計(jì)算方法,50/11平方厘米=4.54匝/V  4.54X220=998.8匝!相差3

2、40匝!難道我的計(jì)算方法太保守?RE:他里面有個0.6-0.8的系數(shù),好象是說EI牛的效率=環(huán)牛的0.6-0.8,所以,計(jì)算環(huán)牛功率按照E牛的公式要除以這個系數(shù),下來正好202W,我也做過一些實(shí)驗(yàn),我自己饒的鐵心截面積18平方MM的環(huán)牛,接在專用儀器上,負(fù)載達(dá)到600W牛也不叫,不振動,不發(fā)熱,2小時以后才微微有一些溫度,這個文章的觀點(diǎn)好象牛的功率和多少高斯鐵心還有是否整帶的關(guān)系很大.我從聲達(dá)弄回來的樣品700W牛,要是按照我自己的計(jì)算方法,最多也就是300-400W的樣子,但是負(fù)載600多W好象也沒有什么問題.  現(xiàn)在廠家的計(jì)算方法大約是:優(yōu)質(zhì)牛是0.7,每1MM平方4A

3、電流,理論是2.5A.通過設(shè)計(jì)一臺50Hz石英燈用的電源變壓器，其初級電壓U1=220V，次級電壓U2=11.8V，次級電流I2=16.7A，電壓調(diào)整率U7，來說明計(jì)算的方法和步驟。1）計(jì)算變壓器次級功率P2P2=I2U2=16.7×11.8=197VA(5)2）計(jì)算變壓器輸入功率P1（設(shè)變壓器效率=0.95）與輸入電流I1P1=207VA(6)I1=0.94A3）計(jì)算鐵心截面積SS=K(cm2)(7)式中：K系數(shù)與變壓器功率有關(guān)，K=0.60.8，取K=0.75；PO變壓器平均功率，Po=202VA。則S=0.75=10.66cm2，取S=11cm2。根據(jù)現(xiàn)有鐵心規(guī)格選用鐵芯尺寸為

4、：高H=40mm，內(nèi)徑Dno=55mm，外徑Dwo=110mm。核算所選用的鐵心的截面積S=H=×40×102=11cm24）計(jì)算初級繞組每伏匝數(shù)N10與匝數(shù)N1N10=（匝/V）（8）式中：f電源頻率（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，則N1=N10U1=3×220=660匝。5）計(jì)算次級繞組每伏匝數(shù)N20與匝數(shù)N2N20=（匝/V）（9）代入得N20=3.23匝/V，則N2=N20·U2=3.23×11.8=38.1匝，取N2=38匝。6）選擇導(dǎo)線線徑圖7環(huán)形變壓器截面圖繞

5、組導(dǎo)線線徑d按式(10)計(jì)算d=1.13(mm)(10)式中：I通過導(dǎo)線的電流（A）；j電流密度，j=2.53A/mm2。當(dāng)取j=2.5A/mm2時代入式(10)得d=0.72(mm)則初級繞組線徑d1=0.72=0.69mm，選漆包線外徑為0.72mm。次級繞組線線徑d2=0.72=2.94mm，選用兩條d=2.12mm（考慮絕緣漆最大外徑為221mm）導(dǎo)線并繞。因?yàn)?.94導(dǎo)線的截面積Sd2=6.78mm2，而d=2.12mm導(dǎo)線的截面積為3.53mm2兩條并聯(lián)后可得截面積為：2×3.53=7.06mm2，完全符合要求且裕度較大。6環(huán)形變壓器的結(jié)構(gòu)計(jì)算環(huán)形變壓器的繞組是用繞線機(jī)的

6、繞線環(huán)在鐵心內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而繞制的，因此鐵心內(nèi)徑的尺寸對加工過程十分重要，結(jié)構(gòu)計(jì)算的目的就是檢驗(yàn)繞完全部繞組后，內(nèi)徑尚余多少空間。若經(jīng)計(jì)算內(nèi)徑空間過小不符合繞制要求時，可以修改鐵心尺寸，只要維持截面積不變，電性能也基本不變。已知鐵心內(nèi)徑Dno=55mm，圖7中各絕緣層厚度為to=1.5mm，t1=t2=1mm。1）計(jì)算繞完初級繞組及包絕緣后的內(nèi)徑Dn2計(jì)算初級繞組每層繞的匝數(shù)n1n1=（匝）（11）式中：Dn1鐵心包絕緣后的內(nèi)徑，Dn1=Dno2t0=55(2×1.5)=52mm；kp疊繞系數(shù)，kp=1.15。代入得n1=197匝則初級繞組的層數(shù)Q1為Q1=3.35取整數(shù)Q1=4層初級

7、繞組厚度1為1=Q1d1kp=4×0.72×1.15=3.3mm則初級繞組包絕緣后的內(nèi)徑Dn2為Dn2=Dn12(1t1)=522(3.31)=43.4mm2）計(jì)算次級繞組的厚度2計(jì)算次級繞組每層繞的匝數(shù)n2，考慮到次級繞組是用2×d2=2×2.21mm導(dǎo)線并繞，則n2=27匝則次級繞組的層數(shù)Q2為Q2=1.41，取整數(shù)Q2=2層。次級繞組厚度2為2=Q2d2kp=2×2.21×1.15=5.08mm3）計(jì)算繞完初次級繞組及包絕緣后的內(nèi)徑Dn4Dn4=Dn22(2t2)=43.42(5.081)=31.24mm可見繞完繞組后，內(nèi)徑還有

8、裕量，所選鐵芯尺寸是合適的。7環(huán)形變壓器樣品的性能測試為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性，對按設(shè)計(jì)參數(shù)制成的環(huán)形變壓器樣品進(jìn)行了性能測試，結(jié)果如下。71空載特性測試測量電路如圖8所示。測得的數(shù)據(jù)列于表4，按照表4的數(shù)據(jù)，繪出圖9所示的空載特性曲線。從變壓器的空載特性看出設(shè)計(jì)符合要求，在額定工作電壓220V時（工作點(diǎn)為A），變壓器的空載電流只有13.8mA，即使電源電壓上升到240V變壓器工作在B點(diǎn)鐵心還未飽和，有較大的裕度。72電壓調(diào)整率測量變壓器在空載時測得的次級空載電壓U20=12.6V，當(dāng)通以額定電流I2=16.7A時，次級輸出電壓為U2=11.8V，按式（2）計(jì)算電壓調(diào)整率為 ()表4環(huán)形變壓器空

9、載特性測量數(shù)據(jù)表交流輸入電壓U1/V空載電流I0/mA202.1403.3604.0804.91005.61206.41407.31608.31809.620011.222013.82401825022.7環(huán)形變壓器及其應(yīng)用圖9環(huán)形變壓器空載特性曲線圖8空載特性測量電路U=×100=6.4變壓器電壓調(diào)整率達(dá)到U<7的指標(biāo)。73溫升試驗(yàn)用電阻法對變壓器繞組進(jìn)行溫升試驗(yàn)，在通電4h變壓器溫升穩(wěn)定后進(jìn)行測試，并按式（12）計(jì)算繞組平均溫升m。m=(kt1)(t2t1)（12）測量的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果列于表5表5200VA環(huán)形變壓器溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)繞組類別測冷阻（r1）時的環(huán)境溫度t1/測熱阻

10、（r2）時的環(huán)境溫度t2/t1時繞組電阻r1/t2時繞組電阻r2/常數(shù)k繞組平均溫升/初級34.835.55.2755.958234.534.2次級34.835.50.018520.0208234.532.5從溫升試驗(yàn)結(jié)果看出所設(shè)計(jì)的變壓器已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)型溫升標(biāo)準(zhǔn)，即m<40，初次級繞組溫升基本相等，即兩繞組功耗較均衡。74絕緣性能試驗(yàn)1）絕緣電阻用500V搖表測試絕緣電阻，初次級繞組之間的絕緣電阻在常態(tài)下均大于100M。2）抗電強(qiáng)度變壓器初級與次級繞組之間能承受50Hz，4000V（有效值）電壓1min，而無擊穿和飛弧。限定漏電流為1mA，此項(xiàng)試驗(yàn)證明變壓器的抗電強(qiáng)度達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)。8結(jié)語

11、環(huán)形變壓器以其優(yōu)良的性能和有競爭力的性能價格比，可以預(yù)期它會在較大領(lǐng)域內(nèi)取代傳統(tǒng)的疊片式變壓器，隨著環(huán)形變壓器技術(shù)性能進(jìn)一步提高，它將會在電子變壓器領(lǐng)域中有更廣闊的應(yīng)用前景。RE:實(shí)際應(yīng)用中,確實(shí)磁路短的聲音好,高個子小洞眼磁漏面積要小,環(huán)牛的上下兩面是漏磁最嚴(yán)重的地方,越扁寬的牛漏磁面積越大,對機(jī)箱干擾越厲害,而且高個子牛用漆包線的長度要多一些,漆包線經(jīng)過上下斷面漏磁嚴(yán)重的地方的長度少一些,干擾也少一些,不知道大家注意離心機(jī)(比如洗衣機(jī)的甩干桶)沒有,外徑越大,離心力越強(qiáng),衣物甩的越干,磁路長就好象大外徑的甩干桶,流失的水分更多,(漏出來的磁場多),因?yàn)閿嗝鎸?覆蓋面積也大.而且硅鋼片饒制的

12、層數(shù)也要多,假設(shè)磁力線換成電流的話,流過高個子牛走的路程要短的多,產(chǎn)生散射和漫射的幾率也要小,受互相干擾也少一些吧!(這也是為什么公房里面的連接線要盡可能短的理由吧!)同時因?yàn)榀B片寬,通過的電流也要大一些,消耗掉的電流比較少?(用粗電線的好處)導(dǎo)磁率應(yīng)該也高一些吧?內(nèi)阻和發(fā)熱量相映也應(yīng)該小一些.(我很難用恰當(dāng)?shù)谋扔鱽硇稳葸@個過程)此主題相關(guān)圖片如下：如何饒制環(huán)型妞妞.首先,先確定鐵心功率,因?yàn)橐粋€鐵心的截面積決定了一個變壓器最終的輸出功率,所以要先計(jì)算鐵心功率,比如4CMX5CM=20CM平方,那么大約功率就是400W左右,環(huán)牛的功率一直沒有一個好的計(jì)算公式,大約按照這個值除以0.6-0.9的

13、系數(shù),根據(jù)矽鋼片的磁通密度,磁路的長短,斷帶程度,還有鐵心截面積組合計(jì)算,18000以上整帶鐵心可以參考0.6的系數(shù),功率確認(rèn)了,就該計(jì)算初級漆包線線徑,計(jì)算方式:比如800W的變壓器     800W/220V=3.64A    一般按照每平方MM2.5A計(jì)算,這個地方也有值得探討的余地?,我喜歡用每平方毫米2.2A來計(jì)算,也有人按照4A計(jì)算,電感量的問題各有不同的計(jì)算方法.然后再計(jì)算需要饒制的匝數(shù),50/鐵心截面積=每V的匝數(shù)  再用220V電壓*每V的匝數(shù)=最終饒制的匝數(shù),(當(dāng)然,這個是按

14、照E型變壓器來計(jì)算的)然后再計(jì)算鐵心的周長X最終饒制的匝數(shù)=需要多少米線材. 個人感覺,按照E牛鐵心截面積除以0.8左右計(jì)算功率,按照E牛匝數(shù)來饒制初級效果最好!  有人用其他的方法來計(jì)算初級匝數(shù),我覺得匝數(shù)太少,容易引起牛叫和震動.同時空載電流也比較大,聲音出來粗糙.然后做一個架子,如圖,用粗一些的鉛絲在兩段彎成掛鉤一樣的結(jié)構(gòu),量好底部的間距,最好計(jì)算的方法就是掛鉤的底部間距25MM,這樣一圈正好半米,比較容易計(jì)算,而且纏上去的線盤不至于太粗而環(huán)牛的洞眼太小引起的麻煩,太長了也不好饒制的時候礙事.鐵心饒制之前要處理,先把邊腳用透明膠帶纏上幾層,防止銳利的劃傷漆包線造成嚴(yán)重

15、后果,然后用黃蠟綢帶饒著鐵心纏饒2層,起絕緣作用,纏好了就可以饒制初級線圈了,內(nèi)圈線要緊密排列,注意要按照順序排列,避免跨線,扭絞,外圈排列要間隔有序,最好線與線之間空開線徑的1.5倍左右的間距.也就是放射形狀的饒法,或者內(nèi)圈緊密排列,外圈5匝一組,兩組之間空開一組的間距留給第二層.饒完一層以后要纏絕緣帶之后再饒制第二曾,因?yàn)槌跫壴褦?shù)比較多,一般需要饒制4-5曾,每層都要纏絕緣帶,第一層要是饒的好的話,以后的就好饒了,按照每層錯開的方法節(jié)省空間,抗撞擊,不容意短路.還有,饒制的時候要用力拉緊漆包線,防止松動產(chǎn)生震動,起頭的時候先饒3-2圈以后用膠帶固定,這樣就不會有拉緊后面前面又松的現(xiàn)象.這個

16、是800W初級饒制完了以后的樣子,因?yàn)榫€比較粗,1.3MM,4層饒不下,5層饒不完,只好拉大線距,以達(dá)到電源接入的兩個頭盡可能的挨在一起,以方便識別和安裝.這一點(diǎn)很重要,最好是饒制之前就算好,每個繞組的接線頭盡量接近,線的顏色也要分開,標(biāo)注到外皮上,以免混淆.就是說:不管最后一層剩下幾圈,都要均勻分布在整個鐵心,最好不要饒出半層之類的,以保證負(fù)載平衡.只要線距均勻,匝數(shù)得當(dāng),鐵心質(zhì)量過關(guān),饒制出來的妞妞絕對比市面上出售的DD要好的多.次級的計(jì)算方法也一樣,小電流的繞組,比如保護(hù)電路用的12V,最多用0.5MM的線就夠用了,太粗了就要考慮洞眼的大小能不能饒進(jìn)去多種電壓的繞組了.饒好了以后往外連線

17、的時候焊接要牢固,最好套熱縮管,然后用隔電紙墊在下面絕緣.安裝上下蓋的時候一定要墊3MM厚以上的絕緣緩沖膠墊,防止沖擊損壞.還有,次級大電流繞組可以考慮采用數(shù)線并饒的方式,有幾組就幾條線并饒,內(nèi)圈可以疊加饒制,外圈還是排饒,最好一層就饒完,實(shí)在饒不完也要饒成整層數(shù),理由和初級一樣,第一保證負(fù)載平衡,第二避免饒完了高低不平,安裝起來一頭高一頭低.最后,在初級的一端串聯(lián)一個大功率電阻,不要接任何負(fù)載,通電以后用萬用表量電阻兩端的電壓,再除以電阻阻值得出空載電流,一般這個值小一些好,比如800W?？蛰d電流20MA左右最好!500W10-15MA.然后看看這個妞妞有沒有震動,哼聲,沒有或幾乎感覺不到的

18、話.一個優(yōu)質(zhì)妞妞產(chǎn)生了!這里,還要感謝江老的支持和指點(diǎn)!超線性牛的饒法這個是超線性牛的饒法,內(nèi)圈緊密排列一層(不要疊加),外圈5個一組,邊饒邊用膠帶纏起來做絕緣,空出來的間隙正好卡進(jìn)去第二層的一組(5圈),內(nèi)圈還是排饒,根據(jù)排列的緊密程度500W牛需要饒450(220V)-550(250V)圈需要3-4層,但是要計(jì)算好,就算最后一層只有10圈,也要均勻分布在整個鐵心,不能有半層只類的.只要第一層饒好了下面的就好饒了,按照空格排線就錯不了!饒完初級以后,找一截漆包線在上面饒10圈,完后通電,量電壓計(jì)算好每圈的電壓,每圈的長度,大電流繞組最好是有幾組就幾線并饒.饒制排列方法和初級一樣.第一樓的方法可能是饒制工業(yè)用牛,因?yàn)榻新暫桶l(fā)熱量要求很寬松,比如1米以外聽不見叫聲,發(fā)熱量不超過環(huán)境溫度50度就算合格.根據(jù)我饒制了幾十個牛的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和使用者的反饋信息來看,50/面積=匝數(shù),每平方MM2.2-2.5A效果最好,功率計(jì)算方法和風(fēng)兄的基本一致,就是這樣計(jì)算方法饒出來的一對500W牛,