电源变压器是低频变压器. 本文介绍的方法适合50Hz一千瓦以下普通交流变压器的设计.
(1) 电源变压器的铁心. 它一般采用硅钢片. 硅钢片越薄, 功率
损耗越小, 效果越好. 整个铁心是有许多硅钢片叠成的, 每片之间要
绝缘. 买来的硅钢片, 表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能
力. 国产小功率变压器常用标准铁心片规格见后续文章.
(2) 电源变压器的简易设计. 设计一个电源变压器, 主要是根据
电功率选择变压器铁心的截面积, 计算初次级各线圈的圈数等. 所谓
铁心截面积Ｓ是指硅钢片中间舌的标准尺寸ａ和叠加起来的总厚度ｂ
的乘积.
如果电源变压器的初级电压是U1, 次级有n个组, 各组电压分别是
U21, U22, ┅, U2n, 各组电流分别是I21, I22, ┅, I2n, ...计算步
骤如下:
第一步, 计算次级的功率P2. 次级功率等于次级各组功率的和,
也就是
P2 = U21*I21 + U22*I22 + ┅ + U2n*I2n.
第二步, 计算变压器的功率P. 算出P2后. 考虑到变压器的效率是
η, 那么初级功率P1 = P2/η, η一般在0.8～0.9之间. 变压器的功率
等于初, 次级功率之和的一半, 也就是
P = ( P1 + P2 ) / 2
第三步, 查铁心截面积Ｓ. 根据变压器功率, 由式(2.1)计算出铁
心截面积S, 并且从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择
铁心片规格和叠厚.
第四步, 确定每伏圈数N. 根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B,
由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N. 铁心的B值可以这样选取: 质量
优良的硅钢片, 取11000高斯; 一般硅钢片, 取10000高斯; 铁片, 取
7000高斯. 考率到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈数N'应该比N增加
5%～10%, 也就是N'在1.05N～1.1N之间选取.
第五步, 初, 次级线圈的计算. 初级线圈N1 = N*U1. 次级线圈N21
= N'*U21, N22 = N'*U22, ┅, N2n = N'*U2n.
第六步, 查导线直径. 根据各线圈的电流大小和选定的电流密度,
由式(2.3)可以得到各组线圈的导线直径. 一般电源变压器的电流密度
可以选用3安/毫米?
第七步, 校核. 根据计算结果, 算出线圈每层圈数和层数, 再算出
线圈的大小, 看看窗口是否放得下. 如果放不下, 可以加大一号铁心,
如果太空, 可以减小一号铁心. 采用国家标准GEI铁心, 而且舌宽ａ和
叠厚ｂ的比在1:1～1:1.7之间, 线圈是放得下的.
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ln(S) = 0.498 * ln(P) + 0.228 ┅ (2.1) ln(N) = -0.494 * ln(P) - 0.317 * ln(B) + 6.439 ┅ (2.2) ln(D) = 0.503 * ln(I) - 0.221 ┅ (2.3) 变量说明: P: 变压器的功率. 单位: 瓦(W) B: 硅钢片的工作磁通密度. 单位: 高斯(Gs) S: 铁心的截面积. 单位: 平方厘米(cm? N: 线圈的每伏圈数. 单位: 圈每伏(N/V) I: 使用电流. 单位: 安(A) D: 导线直径. 单位: 毫米(mm) | ||