環(huán)形變壓器是電子變壓器的一大類型,已廣泛應用于家電設備和其它技術要求較高的電子設備中,它的主要用途是作為電源變壓器和隔離變壓器。環(huán)形變壓器在國外已有完整的系列,廣泛應用于計算機、醫(yī)療設備、電訊、儀器和燈光照明等方面。 我國近十年來環(huán)形變壓器從無到有,迄今為止已形成相當大的生產規(guī)模,除滿足國內需求外,還大量出口。國內主要用于家電的音響設備和自控設備以及石英燈照明等方面。 環(huán)形變壓器由于有優(yōu)良的性能價格比,有良好的輸出特性和抗干擾能力,因而它是一種有競爭力的電子變壓器,本文擬就它的特點作一介紹。
環(huán)形變壓器設計計算
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=11.8V,次級電流I2=16.7A,電壓調整率ΔU≤7%,來說明計算的方法和步驟。
1)計算變壓器次級功率P2 P2=I2U2=16.7×11.8=197VA(5)
2)計算變壓器輸入功率P1(設變壓器效率η=0.95)與輸入電流I1
式中:K——系數與變壓器功率有關,K=0.6~0.8,取K=0.75; 根據現有鐵心規(guī)格選用鐵芯尺寸為:高H=40mm,內徑Dno=55mm,外徑Dwo=110mm。 式中:f——電源頻率(Hz),f=50Hz; B——磁通密度(T),B=1.4T。 N2=N20·U2=3.23×11.8=38.1匝,取N2=38匝。 6)選擇導線線徑 繞組導線線徑d按式(10)計算 式中:I——通過導線的電流(A); j——電流密度,j=2.5~3A/mm2。 當取j=2.5A/mm2時代入式(10)得 用兩條d=2.12mm(考慮絕緣漆最大外徑為2.21mm)導線并繞。
因為Φ2.94導線的截面積Sd2=6.78mm2,而d=2.12mm導線的截面積為3.53mm2兩條并聯(lián)后可德截面積為:2×3.53=7.06mm2,完全符合要求且裕度較大。 6環(huán)形變壓器的結構計算 環(huán)形變壓器的繞組是用繞線機的繞線環(huán)在鐵心內作旋轉運動而繞制的,因此鐵心內徑的尺寸對加工過程十分重要,結構計算的目的就是檢驗繞完全部繞組后,內徑尚余多少空間。
若經計算內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。 已知鐵心內徑Dno=55mm,圖7中各絕緣層厚度為to=1.5mm,t1=t2=1mm。
1)計算繞完初級繞組及包絕緣后的內徑Dn2 計算初級繞組每層繞的匝數n1 式中:Dn1——鐵心包絕緣后的內徑,Dn1=Dno-2t0=55-(2×1.5)=52mm; kp——疊繞系數,kp=1.15。 則初級繞組的層數Q1為 初級繞組厚度δ1為
2)計算次級繞組的厚度δ2 計算次級繞組每層繞的匝數n2,考慮到次級繞組是用2×d2=2×2.21mm導線并繞,則 可見繞完繞組后,內徑還有裕量,所選鐵芯尺寸是合適的。
環(huán)形變壓器繞制參數
手頭有個從調壓器拆下來的鐵芯。鐵皮是白色的,整張無接頭。鐵芯外徑98mm,內徑42mm,高57mm。想繞只環(huán)變,初級220V,次級雙25V到27V都可以。那位師傅能幫忙算下功率能做到多少,,初次級線徑是多少,匝數是多少。
鐵芯截面:
S=(9.8-4.2)/2×5.7≈16(c㎡)
每伏匝數(鐵芯導d磁率取10000高斯時):
N=45/S=45/16≈2.8(匝) 初級220V匝數:
N1=220×2.8=616(匝)
次級雙25V匝數(以單25V計算,可以此雙線并繞獲得雙25V): (為補償鐵、銅損耗須增加5%匝數) N2=25×2.8×1.05≈74(匝)
因沒有給出變壓器功率,線徑就沒有數據計算。
最好功率做到200以上,環(huán)形鐵芯內徑較小,最大能做到多少瓦。環(huán)形鐵芯導磁率不清楚,從調壓器上拆的
最大功率:
P=(S/1.25)平方=(16/1.25)平方≈160(W) 初、次級電流:
I1=P/U=160/220≈0.73(A) I2=160/25×2=3.2(A)
初、次級線徑(電流密度取2.5A):
D1=1.13×根號(I/δ)=1.13×根號(0.73/2.5)≈0.61(mm) D2=1.13×根號(3.2/2.5)≈1.28(mm)