工频变压器的设计

毫无疑问先用白片,报架低,性能不能满足时用黑片还是加大尺寸要从成本上比较.

黑片是将白片经退火加工而成的,通过热处理消除铁心因冲压造成的晶体间的各相异性.
黑片的空载电流比白片的小,所以其损耗小,温升低.
黑片一般比白片贵800元/吨.
当规定的体积的输出功率比较大,或者空载电流要求比较严格.或要求一定的输出功率时体积越小越好时.可考虑采用黑片.

谢谢.我再请教一个白痴问题,请不要见笑.那就是我在一些书籍上看到硅钢片有冷扎,热扎,有取向和无取向,对这有何区分.

对百片我有试过,若用0.35MM的白片代替0.50MM的白片,它的性能就会有所提高.我也知道用0.35MM的片减小了渦流损耗,但是用0.5MM黑片也能达到同样效果,可以告诉我为什么?
谢谢!

硅钢片是含硅量在0.5%-5%的超低碳钢板,主要用于发电、输变电、电机、电子和家电业.硅钢是由体心立方的α铁固溶体构成的铁素体钢,以铁为主的Fe-Si单晶体在三个主晶向上磁化特性不同:[100]方向为易磁化晶向,[110]方向为次易磁化晶向.[111]方向为难磁化晶向,这种磁化特性称为磁各向异性.通过控制轧制方向和采用再结晶工艺生产的具有高斯织构(即具有[110]晶面和[100]晶向的晶粒取向的组织)的硅钢片称单取向硅钢片,亦称取向硅钢片;晶粒取向程度小、在钢板面上磁各向异性小的硅钢片称无取向硅钢片.取向硅钢片主要用于制造各种变压器,无取向硅钢片主要用于制造发电机、电动机以及家电电器如洗衣机、电风扇和电冰箱压缩机电机等.从生产工艺上,硅钢片又可分为热轧硅钢片和冷轧硅钢片,热轧硅钢片属于无取向硅钢片,冷轧硅钢片分为无取向硅钢片和取向硅钢片.
    硅钢片性能直接关系到电机、变压器等产品的电能损耗、性能、体积和重量,高磁感和薄规格是硅钢片的发展方向.提高硅钢片磁感应强度,不但提高电器性能,而且可减少铁芯的磁滞损耗、降低电耗;采用薄规格硅钢片可减少高频下铁芯的涡流损耗、降低电耗,同时亦可节省电器材料,减小电器体积、减轻重量.此外,硅钢片还需具备良好的板形、极小的同板厚度差和良好的冲剪性能.
    为保证硅钢片特殊性能要求,一般均需经冷轧和退火处理.特别是取向硅钢的生产,需经初退火(常化)→轧制→中间脱碳退火→轧制→终脱碳退火→高温再结晶退火等工序的复杂处理,各道工序均需精雕细刻,才能满足工艺要求.国外在成品阶段还采用激光或等离子等方法细化磁畴,进一步优化取向效果.因此,冷轧硅钢片被称为冶金产品中的工艺品,一般企业不具备生产条件.热轧硅钢片由于受生产工艺制约,产品规格厚、磁感低、铁损高、电耗高,电器产品性能差、体积大.通常情况下,使用热轧硅钢片制造的电机与使用相同级别冷轧硅钢片制造的相比,磁感低10%-20%,铁损高10%-20%,电耗高20%-40%;每使用1万吨热轧硅钢片比冷轧硅钢片要多耗电约1亿kWh/年.按此测算,我国近年来热轧硅钢片消费量为90万吨左右,每年多耗电约90亿kWh,相当于1-2座大型发电厂的年发电量.此外,在生产工艺上,热轧硅钢片一般采用电炉熔融→叠轧薄板轧机生产,工艺装备十分落后,成材率低、劳动强度大、污染严重,且产品质量差,加工性能、同板差、表面质量等与冷轧硅钢片相比有较大差距.因此,世界发达国家早已淘汰了热轧硅钢片,我国也明确规定热轧硅钢片为限期淘汰产品.
    2. 硅钢片产销结构分析
   冷轧硅钢片是我国主要的缺钢材品种.生产企业主要是武钢、宝股股份和太钢,设计能力85万吨/年,其中武钢40万吨/年、宝钢股份35万吨/年、太钢10万吨/年.2003年产量103.1万吨,其中武钢39.9万吨、宝钢股份50.9万吨、太钢12.3万吨.由于冷轧硅钢片生产不能满足需求,仍在大量生产和使用热轧硅钢片,同时还要大量进口冷轧硅钢片.2003年,我国生产热轧硅钢片90.2万吨,进口冷轧硅钢片158.1万吨,出口9.4万吨,硅钢片表观消费量342万吨.从消费结构看,在中小型电机和家用电器制造业,热轧硅钢片占了相当大的比例;在大中型变压器制造业,进口硅钢片占了较大的比例.
    随着电力需求和机电产品产量的不断增长,硅钢片的消费量增长,我国已是世界上硅钢片消费量最大的国家之一.1993年-2003年的10年间,表观消费量从95万吨增加到342万吨,年均增长约13.7%.
    3.我国冷轧硅钢片生产技术差距分析
    经过几十年的发展,我国冷轧硅钢片生产取得了较大的成绩.从世界范围看,我国冷轧硅钢片的生产技术、品种、质量属于上世纪90年代国际水平,高于俄罗斯,与法国、德国、意大利等国家处于同等水平,但与代表世界最高水平的日本新日铁相比尚有一定差距.主要表现在:(1)品种规格.品种上,我国取向硅钢片落后2-3个牌号,高磁感取向硅钢HiB钢比例只有14%左右,而新日铁广畑制铁所取向硅钢片中HiB的比例高达50%~60%;低铁损高牌号无取向硅钢片只有35W230和50W250可少量生产,尚不能生产35W210;只能生产1.74-1.76(T)的高磁感无取向产品,比日本的1.76-1.78(T)低0.02(T).规格上,不能生产厚度0.23mm及以下薄规格、经细化磁畴处理的低铁损高牌号(ZDKH、ZDMH)取向硅钢片,只能少量生产0.27mm厚度,日本大量生产0.23mm厚度的取向硅钢片.(2)产品质量.带钢厚度公差大、同板差大,板形、涂层质量不稳定.武钢生产的HiB与新日铁广畑制铁所同牌号相比,磁感水平基本相当,但铁损值还有差距.(3)生产指标.由于炼钢成分命中率、原牌号合格率、加工成材率不高,我国取向硅钢片综合成材率比日本低5%左右,高牌号取向硅钢片成材率差距更大.(4)技术创新.多年来,我国以学习消化引进技术为主,基本上没有大的、突破性的创新.日本冷轧硅钢片能够保持国际领先水平的关健在于持续不断的技术开发和创新.品种、质量、生产指标等与技术水平密切相关,缺乏技术创新是我国冷轧硅钢片生产与日本的主要差距所在.

谢谢你的宝贵意见.但我在设计工频变压器时对B值取定很难把握.另在选漆皮线时我看有一些书籍说在做100W以下变压器时,将电流除以2.5开方.再乘以1.13,就可以得到用线的直径.对于100W以上的,将电流密度系数由2.5换成2.0即可,但我实际按此方式设计出的变压器与客户提供变压器有很大差别,可否帮我看一以下是怎么回事,可否帮我揭晓以下其中道理.
谢谢

电流密度取的太小,导致实际线径使用过大.还有尽信书不如无书.

谢谢老师提点.但是对于白片与黑片的B值取用有何规则

黑片的B值取值比白片的高.

空载磁通密度的选择应受下列几因素的影响:
1． 空载电流:一般小铁芯在空载电流允许的条件下空载磁通密度越大圈数越少.按“电子变压器手册”一书的说法就按磁饱和来选择.
2． 铁芯损耗:小铁芯在满足空栽电流的情况下,自然形成.
3． 为保持铁损等于铜损,大铁芯EI76.2以上铁芯,如按第一条条件选铁芯,铁损将超出铜损,按理论推导铁损等于铜损时,变压器效率最高,为了保证铁损等于铜损必需降低磁通密度.此;类型变压器磁通密度小于磁饱和.
4． 初级电压有没有提升要求.小铁芯(EI-66以下)负载磁通密度最大值可选为1.7特,考虑变压器要通过1.1倍的过电压考验,故可选为1.7/1.1≈1.55特.大铁芯(EI-76以上)当铁损大于铜损时,理论证明当铁损等于铜损时,输出功率最大,为降低铁损,负载磁通密度可根据铁损来确定.这样空载磁铜密度值为1.79与1.63特.
在“电子变压器手册“一书中采用负载磁通密度,而不采用空载磁通密度,在电压调整率10%以下时,问题不大,当电压调整率20%、30%甚至于50%时计算就比较困难,按负载磁通密度来计算除要求铁损等于铜损时的铁芯外,负载磁通密度是一样的,而港澳台是按空载磁通密度来计算的,铁芯大小不同,空载磁通密度可能不同.
下面例举一些例子:
铁芯型号     空载磁通密度     初级电压    频率     匝数     线径
EI28×11.5       1.918T           220V      50     5850      0.05
EI35×11.5       1.8T             220V      50     5195      0.06
EI35×13.5       1.7T             220V      50     4684      0.07
EI35×13.5       1.724T           120V      60     2100      0.1
EI35×15.5       1.7T             220V      50     4081      0.08
EI41×16.5       1.55T            220V      50     3105      0.1
EI41×20         1.55T            220V      50     2561      0.11
EI41×14.5       1.55T            220V      50     2091      0.12
EI41×26.5       1.55T            220V      50     1933      0.12
EI48×23.5       1.55T            220V      50     1771      0.14
EI48×30.5       1.55T            220V      50     1365      0.16
EI54×29.5       1.5T             220V      50     1300      0.2
EI57×30        1.39T             220V      50     1300      0.21
EI66×36        1.37T            220V       50       950     0.29
以上数字为H50 0.5mm材料,可根据空载电流要求调整,仅供参考.

对于白片我一般取值在0.9-1.2间,对黑片取在1.6-1.2间,请问是否正确.请指教.

但是我在设计频率在60HZ变压器时,根据计算得到到的变压器与实际绕出的产品总存在输出达不到要求的实际情况.例如:
   输入120VAC  60HZ  
         输出:12.8VDC   2A/10A
         具体绕线方式:初级
           321T      Φ0.7mm
           50T       Φ0.35mm
         次极:37T        Φ2.0mm
但是实际绕出为
       空载电压 11．9VAC 13．7VAC
        12VDC时输出电流 3A(2A时) 8．3A(10A时)
可否帮我看一下.
谢谢

白片取值过小,一般取1.2--1.4,黑片1.4---1.6

但是我在实际使用时,用B=1.2-1.4去验证别人的设计时发现别人的圈数多了,但是我选用的线又比别人的粗.我的电流密度取在J=2.5.

请问一下老师,你的这个数值,是用什么公式得到的呢>?谢谢

你这样去验证是没有用的,因为你不知道别人的设计要求和设计思路是什么样的.同一种输入输出参数,可能要求的空载电流,电压调整率,温升不同,设计的匝比线径,甚至体积就不同.

谢谢提醒.对于设计变压器时对于输出,输入功率的一般取值,一般我认为是要求参数的1.05倍,是否正确.在变压器的空载输出电压设计上,如果要求输出12V,则对它要求空载要求在14.5V可否正确.对引线电流密度J取2.5(100W以下).

空载电压可根据电压调整率计算,一般小功率的(20W以下)可按10%--25%计算.不过这个参数不是固定死的.如果你的客户要求13V,你难道还能以这个的标准去设计吗?12V的空载14.5V的电压调整率为17%
还有如果电流密度取2.5的话,你的产品的成本肯定比别人的高.建议用3--4.5.

我是做充电器的.对于一般的线线电源与充电器的电源部分有区别吗?

4.5就可以了

这样一来漆包线是节余了,但是对于变压器的温升该如何控制呢?我用到3.5是对变压器的带载能力就会下降,也就是电压调整率会偏上,而且时间较长还会将变压器内部的温保毁坏.那是否我在硅刚片的取用,及圈数设计方面存有问题?谢谢.请回复

你用到3.5线径已经可以了 怎么能说带载能力下降呢? 你做实验了吗?没有一次成功的 先知道个结果在加以改进

对这种要求直流输出的,仅有电压和电流值是不够的.不同的整流电路,变压器的设计肯定不一样.

我所采用的整流电路为:桥式整流电路.

带不带电容滤波,电容多大?

现在我公司考虑到铜材价格上涨,想用铝漆皮线替代铜线,但是我手头没有铜和铝的电导率的资料,是否可以帮我介绍一下.另外对与用铝代替铜在设计方面要注意哪些方面可否介绍.谢谢

七年大哥:你好!!有一个计算铁芯的公式,我一直不太明白√W/Ae=A*B(其中,A指铁芯的中柱宽度,B指积厚)那么A*B不就是等于Ae值了吗.还是这里的Ae值另外有什么取法?

欢迎大家加入电源设计群20090563进行讨论

对于目前比较流行的用铜包铝替代纯铜漆包线,请问电阻率如何计算?

做充电器,建议你还是使用2.5