《環(huán)形變壓器設(shè)計和繞制》

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)威的計算方法和公式，看完以后有些糊涂,按照下面的計算方法，鐵心截面積20平方CM的牛20/=按照磁通密度來計算，220VA,初級繞組V每匝=B——磁通密度(T),B=。代入得N10==匝/V,取N10=3匝/V,WJN1=N10U1=3X220=660匝我的計算方法,50/11平方厘米二匝/V=匝!相差340匝！難道我的計算方法太保守？RE他里面有個的系數(shù)，好象是說EI牛的效率二環(huán)牛的所以，計算環(huán)牛功率按照E牛的公式要除以這個系數(shù)，下來正好202W,我也做過一些實驗，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，負載達到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.我從聲達弄回來的樣品700W牛,要是按照我自己的計算方法，最多也就是300-400W的樣子，但是負載600多W好象也沒有什么問題?現(xiàn)在廠家的計算方法大約是：優(yōu)質(zhì)牛是，每1MM平方4A電流，理論是.通過設(shè)計一臺50Hz石英燈用的電源變壓器，其初級電壓U1=220V,次級電壓U2=,次級電流12=,電壓調(diào)整率△UV7%,來說明計算的方法和步驟。計算變壓器次級功率P2P2=I2U2=X=197VA(5)計算變壓器輸入功率P1(設(shè)變壓器效率7]=)與輸入電流I1P1===207VA(6)11===計算鐵心截面積SS=K(cm2)(7)式中：K 系數(shù)與變壓器或率"關(guān)，K=?，取K=;P——變壓器平均功率，Po===202VA則S==，取S=11cm2根據(jù)現(xiàn)有鐵心規(guī)格選用鐵芯尺寸為：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=x40X10—2=11cm2計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=。代入得N10==匝/V,取N10=3匝/V,WJN1=N10U1=3X220=660匝。計算次級繞組每伏匝數(shù)N20與匝數(shù)N2N20=(匝/V)(9)代入得N20==匝/V,貝ijN2=N20-U2=X=匝，取N2=38匝。選擇導(dǎo)線線徑圖7環(huán)形變壓器截面圖繞組導(dǎo)線線徑d按式(10)計算d=(mm)(10)式中：I——通過導(dǎo)線的電流(A);j 電流密度，j=?3A/mm2。當取j=mm2時代入式(10)得d=(mm)則初級繞組線徑d1==,選漆包線外徑為。次級繞組線線徑d2==,選用兩條d=(考慮絕緣漆最大外徑為221mm)導(dǎo)線并繞。因為導(dǎo)線的截面積Sd2=,而4=導(dǎo)線的截面積為兩條并聯(lián)后可得截面積為：2X=,完全符合要求且裕度較大。6環(huán)形變壓器的結(jié)構(gòu)計算環(huán)形變壓器的繞組是用繞線機的繞線環(huán)在鐵心內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動而繞制的，因此鐵心內(nèi)徑的尺寸對加工過程十分重要，結(jié)構(gòu)計算的目的就是檢驗繞完全部繞組后，內(nèi)徑尚余多少空間。若經(jīng)計算內(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=,t1=t2=1mm。計算繞完初級繞組及包絕緣后的內(nèi)徑Dn2計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=Dno—2t0=55—(2X=52mm；kp-----疊繞系數(shù)，kp=。代入得n1==197匝則初級繞組的層數(shù)Q1為Q1===a整數(shù)Q1=4層初級繞組厚度a1為a1=Q1d1kp=4Xx=則初級繞組包絕緣后的內(nèi)徑Dn2為Dn2=Dn1—2(a1+11)=52-2+1)=計算次級繞組的厚度a2計算次級繞組每層繞的匝數(shù)n2,考慮到次級繞組是用2Xd2=2X導(dǎo)線并繞，則n2===27匝則次級繞組的層數(shù)Q2為Q2===,取整數(shù)Q2=2層。次級繞組厚度a2為a2=Q2d2kp=2XX=計算繞完初次級繞組及包絕緣后的內(nèi)徑Dn4Dn4=Dn2—2(a2+12)=—2+1)=可見繞完繞組后，內(nèi)徑還有裕量，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設(shè)計方法的準確性，對按設(shè)計參數(shù)制成的環(huán)形變壓器樣品進行了性能測試，結(jié)果如下。7.1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)計符合要求，在額定工作電壓220V時(工作點為A),變壓器的空載電流只有，即使電源電壓上升到240V變壓器工作在B點鐵心還未飽和，有較大的裕度。7.2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=,當通以額定電流12=時，次級輸出電壓為U2=,按式(2)計算電壓調(diào)整率為()表4環(huán)形變壓器空載特性測量數(shù)據(jù)表交流輸入電壓 U1/V空載電流10/mA24018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=x100%==%變壓器電壓調(diào)整率達到八Uv7%的指標。7.3溫升試驗用電阻法對變壓器繞組進行溫升試驗，在通電4h變壓器溫升穩(wěn)定后進行測試，并按式（12）計算繞組平均溫升△im°Arm=（k+t1）—（t2-t1）（12）測量的數(shù)據(jù)及計算結(jié)果列于表5表5200VA環(huán)形變壓器溫升試驗數(shù)據(jù)繞組類別測冷阻（門）時的環(huán)境溫度t1/C測熱阻（r2）時的環(huán)境溫度t2/Ct1時繞組電阻r1/Qt2時繞組電阻r2/Q常數(shù)k繞組平均溫升/C初級次級從溫升試驗結(jié)果看出所設(shè)計的變壓器已達到標準型溫升標準，即m<40C,初次級繞組溫升基本相等，即兩繞組功耗較均衡。7.4絕緣性能試驗）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 100MQ。）抗電強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,此項試驗證明變壓器的抗電強度達到IEC標準。8結(jié)語環(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實際應(yīng)用中，確實磁路短的聲音好，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重的地方，越扁寬的牛漏磁面積越大，對機箱十擾越厲害，而且高個子牛用漆包線的長度要多一些，漆包線經(jīng)過上下斷面漏磁嚴重的地方的長度少一些,十擾也少一些，不知道大家注意離心機（比如洗衣機的甩十桶）沒有，外徑越大，離心力越強，衣物甩的越十，磁路長就好象大外徑的甩十桶，流失的水分更多，（漏出來的磁場多），因為斷面寬，覆蓋面積也大.而且硅鋼片饒制的層數(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，受互相十擾也少一些吧?。ㄟ@也是為什么公房里面的連接線要盡可能短的理由吧!）同時因為疊片寬，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?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，因為一個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算公式，大約按照這個值除以的系數(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算，18000以上整帶鐵心可以參考的系數(shù)，功率確認了，就該計算初級漆包線線徑，計算方式：比如800W的變壓器800W/220V=一般按照每平方計算，這個地方也有值得探討的余地，我喜歡用每平方毫米來計算，也有人按照4A計算，電感量的問題各有不同的計算方法?然后再計算需要饒制的匝數(shù)，50/鐵心截面積二每V的匝數(shù)再用220V電壓*每V的匝數(shù)二最終饒制的匝數(shù)，（當然，這個是按照E型變壓器來計算的）然后再計算鐵心的周長X最終饒制的匝數(shù)二需要多少米線材?個人感覺，按照E牛鐵心截面積除以左右計算功率，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，最好計算的方法就是掛鉤的底部問距25MM，這樣一圈正好半米，比較容易計算，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重后果，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倍左右的問距 .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，因為初級匝數(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乂松的現(xiàn)象.這個是800W初級饒制完了以后的樣子，因為線比較粗，，4層饒不下，5層饒不完，只好拉大線距，以達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，以保證負載平衡.只要線距均勻，匝數(shù)得當，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.次級的計算方法也一樣，小電流的繞組，比如保護電路用的12V，最多用的線就夠用了，太粗了就要考慮洞眼的大小能不能饒進去多種電壓的繞組了 .饒好了以后往外連線的時候焊接要牢固，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，實在饒不完也要饒成整層數(shù)，理由和初級一樣，第一保證負載平衡，第二避免饒完了高低不平，安裝起來一頭高一頭低.最后,在初級的一端申聯(lián)一個大功率電阻，不要接任何負載，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牛空載電流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話 一個優(yōu)質(zhì)妞妞產(chǎn)生了 ！這里，還要感謝7工老的支持和指點！超線性牛的饒法這個是超線性牛的饒法，內(nèi)圈緊密排歹0一層（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，因為叫聲和發(fā)熱量要求彳艮寬松，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踐經(jīng)驗和使用者的反饋信息來看,50/面積=匝數(shù)，每平方效果最好，功率計算方法和風(fēng)兄的基本一致，就是這樣計算方法饒出來的一對500W牛，超線性饒法，空載電流7MA!接600W負載幾個小時，牛不叫，幾乎沒有熱量，相同公式放射狀饒法，空載電流12MA!也能達到600W牛不叫，微熱.按照第一樓的饒法，相同的材料，初級匝數(shù)少了200匝，空載電流45MA!理論上帶負載能力好象要高，功率也應(yīng)該大一些，實驗結(jié)果是牛要叫，發(fā)熱量也大，負載功率最多500W,再高了就是牛吼了.和正常的理論正好相反，這也是我要發(fā)這個帖子討論的原因 八現(xiàn)在有一個教授專門幫助我研究這個理論，結(jié)合我拆開的各種音頻專用的進口洋垃圾，還有一些國內(nèi)號稱牛X的優(yōu)質(zhì)牛來看，效果好的牛大部分接近這個計算方法 ，這樣饒下來底躁聲最小.當然，這些牛全部不是完全整帶，基本有2-6個斷點，整帶牛這樣饒下來反而不如斷