@coming.lu
能出多大功率,主要是看用的什么导线来绕这个变压器,换句话说,绕好变压器后,导线能走多大电流就能出多大功率.理论上,如果有条件用超导体绕变压器的话,可以做无限大功率.
输出功率和磁芯尺寸的关系
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输出功率和磁芯尺寸的关系
转载电子爱好者网站发表用户:金可 发表时间:2007-3-5 12:22:16
要使变压器输出更大的功率,我们希望在电压一定的情况下,圈数要尽可能的少、导线尽可能的粗.
这样才有利于提供较大的电流,输出更大的功率.前者需要较大的磁芯截面积,后者要求较大的磁芯窗口
面积.因此要获得较大的输出功率磁芯尺寸必须够大才行.
变压器初级绕组的圈数可用下式来算:
N = k *10^5 * U /(f *Ae* Bmax )
k 为最大导通时间与周期之比,通常取k=0.4;
U 是初级绕组输入电压(V),(近似等于直流输入电压);
f 是变压器的工作频率(KHZ);
Ae 是磁芯的截面积(cm2);
Bmax 是允许的磁通密度最大变化幅度(G).
因此,在一定电压下,增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax,都有利于减少
圈数,提高输出功率.但是,磁芯的损耗(铁损)是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的,Bmax还
受磁芯饱和的限制.因此,提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的.大多数适合做开
关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内,Bmax限制在2000G(高斯)以内,一般取Bmax=1600G较
为合适.因此,功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制.
但必须明确的是,这种控制关系是间接的而不是直接的,Ae加大和f提高只是表示对同样的电压,允许
绕的圈数更少,只有实际把圈数减少了才能提高功率.如果在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上,用
一样的导线绕同样的圈数,对同样的输入电压输出功率是基本相同的.同样,如果一个做好的变压器,仅
仅靠改变工作频率,也是不会使输出功率提高的.
联想到楼主张伟明的问题,因为变压器已经做好,所以我建议提高输入电压来提高功率;如果从变压
器入手的话,可以尝试把导线适当加粗,同时把频率提高一些,以允许圈数能有所减少,这样就可加大输
出功率.
导线加粗受到磁芯窗口面积Ac限制.用截面积为Ad的导线绕N圈,占用的窗口面积为:
Awc = N *Ad = k * 10^5 * U *Ad / (f *Ae* Bmax )
设,初级绕组窗口占用系数为Sn =Awc / Ac, Ad用电流I(有效值)和允许的电流密度J表示为
Ad=I/J/100,(Ad-平方厘米,I-A有效值,J-A/平方毫米)
则上式可写成:Ac* Sn = k * U *I*10^3 / ( f *Ae* Bmax * J)
或,U*I = Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 / k
因为输入功率等于输入电压U与电流平均值k*Ip的乘积,而电流有效值I与峰值Ip的关系为
Ip= 1.58*I,所以输入功率Pi = 1.58*k*U*I = 1.58*Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3
再乘上效率Ef就得到最大输出功率的表达式
Po = 1.58 * Ef * Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3
可见,功率除了和上面那些有利于圈数减少的因素成正比之外,还与允许导线加粗的Ac、Sn以及电流
密度J成正比.工程上一般取Ef = 0.8,Sn=0.4,Bmax=1600G,J=4A/平方毫米,再考虑到不同电路形式的
绕组结构不同,故常用下式来估算磁芯的最大输出功率:Po = m * f * Ae * Ac
推挽电路m=3.2,单端正激电路m=1.6,半桥和全桥m=4.48
电视机行输出变压器常用的三种U型磁芯,U12、U16、U18的Ae与Ac乘积分别为6.12、14.9、30.4(平方厘米),如果频率取f=20KHZ,采用推挽电路,则可算得这三种磁芯可提供的最大输出功率为:
U12:Po = 3.2*20*6.12 = 548 W
U16:Po = 3.2*20*14.9 = 954W
U18:Po = 3.2*20*30.4 = 1945W
这种U型磁芯窗口面积很大适合高压大功率的场合,但磁路较长,初、次级耦合度较差,漏感大.再次强调,算出的最大功率只是说明该磁芯的能力,大材小用可以,小材大用就不行了.
磁芯选定之后,最大输出功率和工作频率有关
工程上可用下式估算:
Po=1.6*f*Ae*Ac (W)
f-工作频率(KHZ)
Ae-磁芯截面积(平方厘米)
Ac-磁芯窗口面积(平方厘米)
(对其他电路形式,式中系数1.6有所不同)
对EI40,Ae=1.28,Ac=1.5,可算得
当f=20KHz时,Po=61W
当f=24KHz时,Po=74W
当f=48KHz时,Po=148W
绕组的每伏匝数,用下式计算:
No = 15.6/(f*Ae) (匝/V)
若f=24KHZ, No = 15.6/(24*1.28) = 0.51 匝/V
如果初级电压V1=240V,次级电压V2=36V,则
初级匝数: N1 = No*V1=122 匝
次级匝数: N2 = No*V2=18 匝
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