《环形变压器设计和绕制》

这个是我在其他坛子上和一些发烧友们探讨的帖子，很多评论直接合并一起了.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/=按照磁通密度来计算，220VA,初级绕组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匝我的计算方法,50/11平方厘米二匝/V=匝!相差340匝！难道我的计算方法太保守？RE他里面有个的系数，好象是说EI牛的效率二环牛的所以，计算环牛功率按照E牛的公式要除以这个系数，下来正好202W,我也做过一些实验，我自己饶的铁心截面积18平方MM的环牛，接在专用仪器上，负载达到600W牛也不叫，不振动，不发热,2小时以后才微微有一些温度，这个文章的观点好象牛的功率和多少高斯铁心还有是否整带的关系很大.我从声达弄回来的样品700W牛,要是按照我自己的计算方法，最多也就是300-400W的样子，但是负载600多W好象也没有什么问题•现在厂家的计算方法大约是：优质牛是，每1MM平方4A电流，理论是.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=,次级电流12=,电压调整率△UV7%,来说明计算的方法和步骤。计算变压器次级功率P2P2=I2U2=X=197VA(5)计算变压器输入功率P1(设变压器效率7]=)与输入电流I1P1===207VA(6)11===计算铁心截面积SS=K(cm2)(7)式中：K 系数与变压器或率"关，K=〜，取K=;P——变压器平均功率，Po===202VA则S==，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=x40X10—2=11cm2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=。代入得N10==匝/V,取N10=3匝/V,WJN1=N10U1=3X220=660匝。计算次级绕组每伏匝数N20与匝数N2N20=(匝/V)(9)代入得N20==匝/V,贝ijN2=N20-U2=X=匝，取N2=38匝。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=(mm)(10)式中：I——通过导线的电流(A);j 电流密度，j=〜3A/mm2。当取j=mm2时代入式(10)得d=(mm)则初级绕组线径d1==,选漆包线外径为。次级绕组线线径d2==,选用两条d=(考虑绝缘漆最大外径为221mm)导线并绕。因为导线的截面积Sd2=,而4=导线的截面积为两条并联后可得截面积为：2X=,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=,t1=t2=1mm。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—(2X=52mm；kp-----叠绕系数，kp=。代入得n1==197匝则初级绕组的层数Q1为Q1===a整数Q1=4层初级绕组厚度a1为a1=Q1d1kp=4Xx=则初级绕组包绝缘后的内径Dn2为Dn2=Dn1—2(a1+11)=52-2+1)=计算次级绕组的厚度a2计算次级绕组每层绕的匝数n2,考虑到次级绕组是用2Xd2=2X导线并绕，则n2===27匝则次级绕组的层数Q2为Q2===,取整数Q2=2层。次级绕组厚度a2为a2=Q2d2kp=2XX=计算绕完初次级绕组及包绝缘后的内径Dn4Dn4=Dn2—2(a2+12)=—2+1)=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，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=,当通以额定电流12=时，次级输出电压为U2=,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10/mA24018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△U=x100%==%变压器电压调整率达到八Uv7%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△im°Arm=（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（门）时的环境温度t1/C测热阻（r2）时的环境温度t2/Ct1时绕组电阻r1/Qt2时绕组电阻r2/Q常数k绕组平均温升/C初级次级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m<40C,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）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 100MQ。）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。RE实际应用中，确实磁路短的声音好，高个子小洞眼磁漏面积要小，环牛的上下两面是漏磁最严重的地方，越扁宽的牛漏磁面积越大，对机箱十扰越厉害，而且高个子牛用漆包线的长度要多一些，漆包线经过上下断面漏磁严重的地方的长度少一些,十扰也少一些，不知道大家注意离心机（比如洗衣机的甩十桶）没有，外径越大，离心力越强，衣物甩的越十，磁路长就好象大外径的甩十桶，流失的水分更多，（漏出来的磁场多），因为断面宽，覆盖面积也大.而且硅钢片饶制的层数也要多，假设磁力线换成电流的话，流过高个子牛走的路程要短的多，产生散射和漫射的几率也要小，受互相十扰也少一些吧！（这也是为什么公房里面的连接线要尽可能短的理由吧!）同时因为叠片宽，通过的电流也要大一些，消耗掉的电流比较少（用粗电线的好处）导磁率应该也高一些吧内阻和发热量相映也应该小一些 .（我很难用恰当的比喻来形容这个过程）此主题相关图片如下：如何饶制环型妞妞.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400W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的系数，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=一般按照每平方计算，这个地方也有值得探讨的余地，我喜欢用每平方毫米来计算，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/铁心截面积二每V的匝数再用220V电压*每V的匝数二最终饶制的匝数，（当然，这个是按照E型变压器来计算的）然后再计算铁心的周长X最终饶制的匝数二需要多少米线材•个人感觉，按照E牛铁心截面积除以左右计算功率，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问距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倍左右的问距 .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.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乂松的现象.这个是800W初级饶制完了以后的样子，因为线比较粗，，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,在初级的一端申联一个大功率电阻，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7工老的支持和指点！超线性牛的饶法这个是超线性牛的饶法，内圈紧密排歹0一层（不要叠加）,外圈5个一组，边饶边用胶带缠起来做绝缘，空出来的间隙正好卡进去第二层的一组（5圈）,内圈还是排饶，根据排列的紧密程度500W牛需要饶450（220V）-550（250V圈需要3-4层，但是要计算好，就算最后一层只有10圈，也要均匀分布在整个铁心，不能有半层只类的.只要第一层饶好了下面的就好饶了，按照空格排线就错不了！饶完初级以后，找一截漆包线在上面饶10圈，完后通电，量电压计算好每圈的电压，每圈的长度，大电流绕组最好是有几组就几线并饶.饶制排列方法和初级一样.第一楼的方法可能是饶制工业用牛，因为叫声和发热量要求彳艮宽松，比如1米以外听不见叫声，发热量不超过环境温度 50度就算合格.根据我饶制了几十个牛的实践经验和使用者的反馈信息来看,50/面积=匝数，每平方效果最好，功率计算方法和风兄的基本一致，就是这样计算方法饶出来的一对500W牛，超线性饶法，空载电流7MA!接600W负载几个小时，牛不叫，几乎没有热量，相同公式放射状饶法，空载电流12MA!也能达到600W牛不叫，微热.按照第一楼的饶法，相同的材料，初级匝数少了200匝，空载电流45MA!理论上带负载能力好象要高，功率也应该大一些，实验结果是牛要叫，发热量也大，负载功率最多500W,再高了就是牛吼了.和正常的理论正好相反，这也是我要发这个帖子讨论的原因 八现在有一个教授专门帮助我研究这个理论，结合我拆开的各种音频专用的进口洋垃圾，还有一些国内号称牛X的优质牛来看，效果好的牛大部分接近这个计算方法 ，这样饶下来底躁声最小.当然，这些牛全部不是完全整带，基本有2-6个断点，整带牛这样饶下来反而不如断