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工頻變壓�
閱讀�15005時間�2011-05-11 15:47:36

  工頻一般指市電的頻�,在我國是50Hz,其他國家也有60Hz�。而可以改變這個頻率交流電的電壓的變壓�,就是叫工頻變壓器了�

設計選材

  從節(jié)約能源及原材料的角度,可采取以下建議�

  1、減少銅的用�,有兩個方面可以實�(xiàn),一是減少線徑這就意味著銅阻增�,銅損損耗就會增大。二是減少圈�(shù),就會使空載電流增大,同樣空載損耗就會加大,如果變壓器長時間的處于通電待機狀�(tài),電力資源的浪費是非常大�。每年我國因為家用電器的長期處于待機通電狀�(tài)造成的電力浪費以�(shù)十億元計�

  2、變壓器設計時應使銅損和鐵損相等,這樣變壓器的損�,工作最�(wěn)�,如果一個變壓器設計完后,由于為節(jié)省銅�,而采取小號的線徑和減少圈�(shù)的方法,使得鐵心窗口還有很多的空間余�,這樣就說明鐵心的尺寸選擇的過大,造成了鐵心的浪費,由于鐵心的�(guī)格大,繞線的平均周長也大,同樣會造成銅線的用量增�。根�(jù)�(xiàn)在的價格,鐵心的成本要高于銅線的成本�

  所以在設計�,在保證性能滿足客戶的要求的情況�,應盡量選擇小號的鐵�,能�41的,就絕不用48�。關于空載電流,從節(jié)省待機的損耗上考慮,還是盡量低的好�

設計計算

  理論計算完成后還需要實際測試效果進行驗證,因為鐵心參�(shù),制作工藝可能和我們假設的不一樣,所以設計完成后基本都需要再根據(jù)實測結果進行調整�

  要求�

  高壓輸出�260V�150ma �

  燈絲1�5V�3A�

  燈絲2�6.3v�3A 中心處抽��

  �、次級間應加有屏蔽層�

  根據(jù)要求鐵芯型號采用“GEIB一35��

  計算如下�

  �1)計算變壓器功率容量(輸入視在功率)�

  P =(1.4×高壓交流電壓×電流+燈�1電壓×電流+燈�2電壓×電流�/ 效率

 ?。剑?.4×260×0.15�5×3�6.3×3�/ 0.9

  =(54.6�15�18.9�/ 0.9

 ?�?98.33VA

 ?�?)計算原邊電�

  I1�1.05×P / 220�0.469A

 ?�?� 按照選定的電流密度(由計劃的連續(xù)時間決定�,選取漆包線直徑�

  如按�3A/mm2計算:D�0.65×√I �0.65×電流的開方)

  并規(guī)整為產品�(guī)格里有的線徑(可查資料)�

  選定�

  原邊直徑D1�0.45mm

  高壓繞組直徑D2�0.25mm

  燈絲繞組直徑D3=D4�1.12mm

  (4� 鐵心截面面積

  S0�1.25√(P)=1.25×�98�12.5CM2

 ?�?)鐵心疊厚:

  根據(jù)他的要求鐵芯型號采用“GEIB一35��

  查到:舌寬=35MM�3.5CM

  則:疊厚�12.5 / 3.5 �3.6CM

  一般地(疊�/舌寬)在1�2之間是比較合適的�

 ?�?)鐵心有效截面積�

  S1=舌寬×疊� / 1.1 � 11.454 CM2

 ?�?� 計算每伏匝數(shù)

  計算式:每伏匝數(shù)n=(45000�/(B×S1�

  其中

  B�10000�12000(中等質量硅鋼片,如原先上海無線�27廠產品鐵心)

  �15000(Z11等高質量硅硅片)

  �8000(電動機用硅鋼片��

  S1:鐵心有效截面積,等于(舌寬×疊厚�/1.1

  假定是中等質量鐵心,并且保守�,取B�10000

  則:

  n�450000 / B×S1

  = 450000 /�10000×11.454�

 ?�?.93 (T / V )

 ?�?)計算每組匝�(shù)

  原邊圈數(shù):N1�220n�220×3.93×0.95�822(T�

  副邊高壓:N2�260×1.05×n�1073(T)--這是一�,還要再×2�2146T�

  燈絲1�5V): N3�5×1.05×n�21(T�

  燈絲2�6.3V):N3�6.3×1.05×n �26(T�

 ?�?0)計算每層可繞圈�(shù)(窗口高度兩端要留下3MM):

  查得該鐵心窗口高度h�61.5mm�

  查表得知:選用的漆包線帶漆皮外徑

  D1Max�0.51mm

  D2Max�0.30mm

  D3Max�1.23mm

  D4Max�1.23mm

  按照 每層可繞:N =(h�0.5�2×3�/(K×DMax)計�

 ?。ǚ肿拥暮x是:由h�61.5mm==》可繞線寬度�61.5�0.5�2×3�55mm�

  (分母是排線系數(shù)K×外徑DMax,對于初學者,小于0.3的線K�1.20�0.3�0.8的線K�1.15,大�0.8的線K=1.10�。如您已經有較好的繞線經�,K可以�105�102�

  代入上述�(shù)�(jù)得到�

  原邊每層可繞�94�

  高壓每層可繞�154�

  燈絲每層可繞�39圈(有討論)�

 ?。ㄒ部梢灾苯硬椤懊坷迕卓衫@圈數(shù)表”得到)

  �11)各繞組的層�(shù)

  前面已經算出各組圈數(shù)�,則各繞組的層數(shù)�

  原邊�822/ 94�8.74,取9�

  高壓�2146/154�13.94,取14�

  燈絲1�1��

  燈絲2�1��

  �12)絕緣設�

  骨架,用1MM厚紅鋼紙,外�0.15MM覆膜青殼�1層+0.08MM電纜�1層;

  原邊繞組墊紙�0.08MM電纜紙;

  副邊高壓繞組墊紙�0.05MM電纜��

  組間絕緣�0.08MM電纜�1層+0.15MM覆膜青殼�2層+0.08MM電纜�1��

 ?。ɡ@組外絕緣同組間絕緣)

 ?�?3)計算線包(壓實的)厚度�

 ?。剑?�0.15+0.08�        (骨架及內層絕緣�

 ?。?×0.51�8×0.08�  (原邊繞組)

  +(0.08×2�0.15×2�  (組間絕�1�

 ?。ǜ綦x�,如可能�0.05銅箔,如�,就用與高壓繞組同直徑的線繞一層代�

  +(0.08×2�0.15×2�  (組間絕�2�

 ?。?4×0.30�13×0.05)(高壓繞組�

  +(0.08×2�0.15×2�  (組間絕�3�

 ?。?.23�               (燈�1�

 ?。?.08×2�0.15×2�  (組間絕�4�

  +(1.23�               (燈�2�

 ?。?.08×2�0.15×2�  (線包外間絕緣)

 ?�?.23�5.23�0.46�0.30�0.46�4.85�0.46�1.23�0.46�1.23�0.46

 ?�?6.37mm

 ?�?4)檢驗“蓬松系�(shù)�

  蓬松系數(shù)=鐵片窗口寬� / 線包(壓實的)厚�

  “蓬松系�(shù)”一般可以在1.2�1.3間,蓬松系數(shù)小者要注意繞的十分緊才�,蓬松系�(shù)過大說明選的鐵心�(guī)格大�,要重選重算。對于經驗不多的初學�,不妨以1.3�1.35進行檢驗。不然可能繞完了�(fā)�(xiàn)裝不進鐵��

  檢驗�

  蓬松系數(shù)�22 / 16.37 � 1.34

  很合適的呀�

 ?�?5)修正方案:�

  燈絲繞組可以選用0.8nn直徑漆包�2根并繞(0.80線外�0.89,每層可�54��6.3V繞組26×2,剛好可以繞下)。這樣導線可以分布開來不至于只有半�,繞出來的線包就比較平整。還可以減小繞組厚度�

  這時�

  計算線包(壓實的)厚度:

 ?�?.23�5.23�0.46�0.30�0.46�4.85�0.46�0.89�0.46�0.89�0.46

 ?�?5.69mm

  蓬松系數(shù)�22 / 15.69 �1.41

  這就非常之寬松了,說明選的鐵心規(guī)格大�,利用手頭現(xiàn)有鐵心當然可�。保證可以成��

  計算完畢�

設計繞制

  各種家用電器中,工頻變壓器無論是自行設計繞制,還是修復燒壞的變壓器,都涉及到部分簡單的計�,教科書上的計算公式雖然嚴謹,但實際運用時顯得復�,不甚方便。本文介紹實用的變壓器計算的經驗公式�

  1.鐵芯的選擇

  根據(jù)自己需要的功率選擇合適的鐵芯是繞制變壓器的�。如果鐵�(硅鋼�)選用過大,將導致變壓器體積增大,成本升高,但鐵芯過小,會增大變壓器的損�,同時帶負載能力變差�

  為了確定鐵芯尺寸,首先要算出變壓器次級的實際消耗功�,它等于變壓器次級各繞組電壓、負載電流的乘積之和。如果是全波整流變壓�,應以變壓器次級電壓�1�2計算。次級繞組消耗功率加入變壓器本身損耗功�,即為變壓器初級視在功率。一般次級繞組功率在10w以下的變壓器,其本身損耗可達次級實際消耗功率的30�50%,其效率僅�50�70�。次級繞組功率在30W以下?lián)p耗約20�30��50W以下?lián)p耗約15�20%,100w以下?lián)p耗約10�15��100W以上損耗約10%以�,上述損耗參�(shù)是關于普通插片式變壓器的。如果按照R型變壓器、c型變壓器、環(huán)形變壓器的順�,損耗參�(shù)依次減小�

  根據(jù)上述計算的變壓器初級總功率可以選定鐵�。鐵芯面積S=a×b(cm2).如附圖所�。變壓器視在功率與s的關系用下述經驗公式選用:s=K√P1

鐵芯面積計算

  P1為變壓器初級總視在功�,單位為:VA(伏安),s為應選鐵芯截面積,K為一系數(shù),隨變壓器Pl大小不同選用不同的�。同時考慮到硅鋼片之間的絕緣漆、空隙的影響,K與P1關系為:

  P1          K�

  10VA以下    2�2�

  50VA以下    2�1�

  lOOVA以下   1�5�1�

  2.每伏匝�(shù)計算

  選定鐵芯s以后。再確定每伏匝數(shù),以使繞制的變壓器有臺理的激磁電�。常用的經驗公式為:N=(40�55)/S,N為每伏匝�(shù)�

  根據(jù)不同質量的硅鋼片選取系數(shù)40�55。比較的高硅鋼,用眼觀察表面有鱗片結晶.且極脆,只彎折1�2次即斷裂,斷處參差不�,系�(shù)取為40。若硅鋼片表面光�,彎�4�5次仍不易�,斷面為整齊直線,系�(shù)�50以上�

  求出每伏匝數(shù)后乘�220V即為初級匝數(shù),乘以次級要求電壓數(shù)即為次級各繞組匝�(shù)。因為導線有電阻,電流流過時會有電壓�,求出的次級匝數(shù)應增�5~lO�(根據(jù)負載電流選擇,電流大者可增加較大比例)�

  3.導線直徑的選擇

  根據(jù)各繞組負載電流的大小,選擇不同直徑的漆包�??捎孟铝薪涷灩角蟪�?/FONT>

  d=O�8√I�

  單位:l--A.d(導線直徑)--mm�

  4.繞制方法及注意事項

  由于�(xiàn)在的漆包線絕緣強度大幅度提高,因此對50W以下的小功率變壓器大多采用阻燃塑料骨架疊繞法,但必須選用高強度漆包線,且繞制時仍應逐圈排線,嚴禁大幅度斜跨,以免增大導線間電位差�

  �50W以上的變壓器,由于每伏匝�(shù)減少,導線間電壓差較�,采取每層墊絕緣紙(O�05mm厚的電纜紙、牛皮紙)的方法,在繞制中應避免上層導線滑入下層。各繞組間絕緣應視繞組電壓決�。初次級之間應墊4層以�0�1mm的電纜紙,忌用不干膠膠帶。上述疊繞法的小功率變壓�,如果次級有兩組以上繞組,每組之間也應用兩層電纜紙絕�。如果變壓器是用在音響或視聽器材中.在多層繞制法中初次級之間應墊入靜電屏蔽層�

  繞好后.插硅鋼片也需注意、必須插�,以避免產生電磁噪音。無論雙E形還是EI�,其端口要緊密接觸.宜交叉插,不能有空隙。的4�5片可從中間插�,以免損壞線包。然后進行烘干、浸�。對50W以下的變壓器可采取內熱法烘干。方法是:將變壓器所有次級繞組短路,�60�100W�220V燈泡串聯(lián)接入市電,使其自動升溫。燈泡越大溫度越�,但在密閉狀�(tài)下,使其溫度�80度以下較安全�

與高頻變壓器的區(qū)�

  1、磁性材料的差別:

  工頻變壓器采用硅鋼片作為磁芯材料的;高頻變壓器是采用鐵氧體磁芯材��

  2、工作頻率的差別�

  工頻變壓器的工作頻率一般是�50HZ�60HZ的電源頻�;高頻變壓器的工作頻率一般都�1KHZ以上,甚至幾十KHZ或者上百KHZ,應用范圍不同頻率也不一��

  3、應用方面:

  工頻變壓器一般多用于�220V或�110V工頻高壓變換成工頻低�,供小家電的電路板供電使用(如豆?jié){機、抽油煙�、音響等等,應用范圍比較廣泛;高頻變壓器用途就廣泛了(�;手機充電�,電子鎮(zhèn)流器,開關電�,彩電電�,電腦電�,液晶驅動及電源等等許多場合都有使用)�

在逆變電源中的應用

  工頻逆變電源輸入一般為低壓直流,采用全橋逆變電路,通過對場效應管的開關頻率作用控制輸出交流電壓。輸出的220V正弦波交流電壓的峰一峰值是620V,而一般的逆變電源輸入整流電壓�310V,為了使逆變器不失真輸出220V正弦波交流電壓,逆變器前面的直流電壓必須�680�870V。因為一般的逆變輸入電壓遠遠小于該值,所以必須加一個輸出變壓器將逆變器輸出電壓提升到額定峰值以上才可以使用,如下圖1所��

圖1

  該電路采用全橋變換電路結�,這種變換器輸出不�1根火線和1根零�,而是2根火線,但一般在接負載時都要求有零線。如果沒有輸出隔離變壓器將l根火線硬性接零線,就會導致逆變電源不能正常工作。圖4為無輸出變壓器正半波時的電流流動方向�

圖2

  從圖2中看�,由于零線的接入,使負載電流經過負載后不經過整流管和逆變功率�,而是直接流回市電的零線輸入端,在這種情況�,圖中虛線框中的整流器和逆變功率管都未起作用。按照正常工作程�,負載電流應該流過兩個橋式電路的整流管和逆變功率管。圖3為有輸出變壓器正半波時的電流流動方向。當輸出端接入了隔離變壓器后就可以在變壓器的次級(負載輸入�)連接市電的零�,于是就構成可靠的供電系�(tǒng)??梢?,隔離輸出變壓器對于逆變橋電路來說是一個重要的組成部分,使逆變電路具有可靠�(wěn)定的特點�

圖3

維庫電子�,電子知識,一查百��

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