《環(huán)形變壓器設計和繞制》

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，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。選擇導線線徑圖7環(huán)形變壓器截面圖繞組導線線徑d按式(10)計算d=(mm)(10)式中：I——通過導線的電流(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)導線并繞。因為導線的截面積Sd2=,而4=導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計方法的準確性，對按設計參數(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，可以預期它會在較大領域內(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域中有更廣闊的應用前景。RE實際應用中，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）導磁率應該也高一些吧內(nèi)阻和發(fā)熱量相映也應該小一些 .（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，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?？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