电源变压器简易设计(一)
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 = U21I21 + U22I22 + ┅ + U2nI2n.
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 = P2η, 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 = NU1. 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11~11.7之间, 线圈是放得下的.
各参数的计算公式如下
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(NV)
I 使用电流. 单位 安(A)
D 导线直径. 单位 毫米(mm)
