电源变压器的设计.docx

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1、电源变压器的设计电源变压器的设计首先要整明白变压器的各项参数、计算公式。讲明：这里是针对业余条件下的简化设计，有些内容可能还会与书本上的有些出入，谨供看者参考。以EI型变压器设计为主，环型变压器与其设计方法一样，只是个别参数取值有些变化，详细有讲明。其它形式的变压器，由于本人接触较少，这里不谈1、输入功率初级功率、输出功率次级功率、额定功率标称功率、效率：输出功率=输入功率*变压器效率额定功率=输入功率+输出功率/2效率取值：小于10W为60%；10-30W为70%；30-80W为80%；80-200W为85%；200-400W为90%；400-1000W为95%。这个是取值比拟保守，由于如今

2、的变压器制作材料比拟牛，尤其是环型变压器。所以在实际取值时可适当高一些但不要越过推荐值的5%。例：电路要求一个300W输出的变压器，那么这个变压器的输入功率就是330W，假如你拿这个变压器去卖，就要标上功率：315W。当然了，假如你能糊弄出去，标500W也行。输出功率是已知值，根据电路要求结合欧姆定律，再加上裕量计算得来2、计算铁芯及铁芯的选取先讲铁芯硅钢片的选取。铁芯选用的最基本原则就是：导磁率越高越好。如今市面上能够买到的一般都是10000-15000之间的；比拟老的旧硅钢片一般为6000-10000之间；有些优质的或进口的可到达18000以上，但它的价格相当高。冷轧硅钢片比热轧的好，价格

3、也要高些。环型变压器硅钢片都是冷轧的，导磁也都在12000以上，大部分在15000左右。选用冷轧还是热轧、选用多少导磁率的硅钢片，都无所谓，只要能搞清楚其准确的导磁率数值就行，这样才能继续下面的计算。业余条件下，是无法准确测量硅钢片的导磁率的，但是能够凭经历去估计和比拟硅钢片的质量。办法就是用眼“看和用手“掰：硅钢片单片的厚度越薄越好，一般为0.35mm和0.5mm两种，也少见有低于0.3mm的。冷轧硅钢片的色泽较暗、外表比拟粗糙；热轧的色泽较亮、外表较光滑。冷轧的能够用手两、三掰就断，热轧的要N掰才能断。感觉越脆越好。当你看的多了、掰的多了、用的多了，自然就整明白了。假如你实在是无法确定导磁

4、率时，那就用我的经历吧：感觉不啥地或者旧钢片，当它8000；感觉挺好或环型铁芯，当它12000。差不了大格的。铁芯的“导磁率这个数值，在整个变压器设计中是最重要的！由于它直接决定了这个变压器的实际输出功率和每伏匝数。每伏匝数取值能否准备，又直接影响到变压器的空载电流漏电流和铜线温升。严重者空载都会有明显温升，甚至根本无法使用！固然铁芯选取时导磁率越高越好，但在计算时，取值原则是：宁低勿高！假如你对商家提供的导磁率数值不是很信任，最好取值时减去2000左右比拟保险些。比方你买到的是12000高斯硅钢片，设计时就按10000计算，环型的最低也要按12000计算铁芯截面积与功率的关系式：铁芯截面积=

5、经历系数*额定功率的平方根也就是这个：铁芯截面积/经历系数*铁芯截面积/经历系数=额定功率其中功率的单位为：瓦特；面积单位为：平方厘米。经历系数取值：铁芯导磁率为6000-7000时取2；8000-10000时取1.6-1.25；12000-15000时取1；这个系数取值越高，变压器的过载能力越强、瞬时功率越高；反之，过载能力和瞬时功率就低；假如取值太低，会使变压器的实际输出功率达不到设计要求的，所以其取值要慎重！宁高勿低。上面计算出来的为铁芯的净截面积。为了防止铁芯的涡流效应，所以硅钢片都是要经过绝缘处理的涂漆，所以硅钢片之间就会有“缝儿，还得算进去一个叠压系数。铁芯净截面积=叠压系数*实际

6、铁芯截面积根据硅钢片的厚度和质量，一般取值为0.9-0.95。我的经历就是在计算结果基础上增加5%。知道了铁芯截面积的要求，就去选择铁芯规格吧。铁芯截面积=舌宽*叠厚小功率标准铁芯舌宽有单位cm：11.21.41.61.92.22.633.54标准叠厚：舌宽的1.25倍、1.5倍、1.75倍、2倍这么多的舌宽和叠厚的组合，总会有一个或两个组合与你计算出来的铁芯截面积最接近吧。当然，你可以以选用非标准叠厚，但是要手工制作变压器骨架了。假如出现两个选择，建议选择舌宽大的那个组合，这样可有效避免因设计不准确和绕制工艺不精造成绕组不能入窗的情况。还有就是铁芯有大窗口与小窗口之分，建议选用大窗口，道理与

7、前面的选用大舌宽一样。如今环型变压器的铁芯规格本人不太清楚，好似没有标准，又好似标准过多。同功率的环型铁芯，高度越高越好、内环越小越好，但其绕制的难度也越大。3、计算各绕组匝数先计算每伏匝数：每伏匝数=450000/(铁芯导磁率*铁芯净截面积)我讲铁芯导磁率重要吧，看看这里又用到了。初级绕组匝数=每伏匝数*220各次级绕匝数=每伏匝数*绕组电压*1.05这个1.05是为了补偿加负载时的电压降，假如在设计之初你已经考虑到这点，已增加了设计电压值，这个1.05的系数就不要再加了！4、计算各绕组线径要计算线径，首先要确定电流密度。普通干式、无辅助散热的电源变压器的电流密度取值范围为：2-5。推荐取值

8、为2.5。详细应该取多少呢？是能够通过公式准确计算的，但业余条件，很多计算参数无法获得，所以只能凭经历取值。请参照下面：为了讲明应该怎样取电流密度值，在这里参加一个“最大可持续功率的概念：就是变压器可连续长时间工作的功率输出值。此时变压器温度很高，但能够恒定，再高些就有烧毁的危险了。它与变压器的散热环境有直接关系。电流密度取值越低，这个最大持续功率就越接近变压器的额定功率。当电流密度取值为2时，最大持续功率基本等于额定功率。其实严格的设计，这个最大可持续功率就应该是额定功率。还有一个“最大功率可持续时间或额定功率可持续时间，当电流密度取2时，最大功率可持续时间理论上为无穷大。它仍然受散热环境的

9、影响。还有个考虑就是此取值越大，变压器的用线量就会越少，但变压器内阻越大。一般情况，由于次级输出的低压绕组在变压器的最外层，散热较快，所以在电流密度取值时能够比其它绕组略高一点点。环型变压器由于其绕线层面积较大，所以散热效果相对EI型要好一些，所以电流密度取值可相对大一点。但也要考虑，假如环型铁芯质量较差，铁芯的发热量就会较大，由于铁芯是包在绕组里面的，热量不易散发，这时就要把电流密度取低些了。举例讲明：假设变压器的额定功率为300W，假如电流密度取值为5，那么额定功率不变；最大功率可持续工作时间会很短，也许30分钟，也许只要几分钟；最大可持续功率大约为150W左右，还有可能会更低。假如你的功

10、放要求平均输出150W下面，峰值功率300W，那这个设计就是对的。不过可惜了这个300W的铁芯了。导线外径=1.13*(设计电流/电流密度)的平方根)其中电流的单位为：安培导线外径为裸线外径未算绝缘层，单位为：毫米漆包线标准线径：0.07/0.08/0.09/0.1/0.12/0.13/0.14/0.15/0.17/0.18/0.19/0.2/0.21/0.23/0.25/0.27/0.29/0.31/0.33/0.35/0.38/0.41/0.44/0.47/0.49/0.51/0.53/0.55/0.57/0.59/0.62/0.64/0.67/0.69/0.72/0.74/0.77/0.

11、8/0.83/0.86/0.9/1/10.4/1.08/1.12/1.16/1.2/1.25/1.3/1.35/1.4/1.45/1.5/1.56/1.62/1.68/1.74/1.81/1.88/1.95/2.02/2.1/2.26/2.44在标准线径中找出与你计算出来的线径要求最接近的，原则：宁粗勿细。假如电流超大，能够选择双线或三线并绕，但要重新计算线径可不是1个1mm线径=2个0.5mm线径呀，切记。5、核算到这里，变压器的设计基本已经完成了。由于有些参数的选取是近似值，如铁芯规格和线径，所以还要核算一下实际变压器的输出能否符合要求，假如不符合，就适当调整一下参数。方法就是把前面的1、

12、2、3、4反过来4、3、2、1算一下变压器的输出功率。不细述了。假如是EI型变压器，还要计算一下，窗口能否能包容得下所有绕组。计算挺费事的，要算上骨架、绝缘纸、屏蔽层、导线绝缘层，还要考虑绕制者的绕制经历等等。我一般都是：分别计算各绕组导线净截面积*匝数，然后相加，其值如低到窗口面积的70%，基本就没问题。假如你怀疑自已的绕制工艺，就要保证这个值不高于60%。假如计算结果窗口放不下线，那就得重新设计变压器参数，最有效的办法就是：1、增加选用的铁芯舌宽或换用大窗口铁芯。2、适当减小每伏匝数值。3、适当增加电流密度取值。4、取消层间绝缘或屏蔽层。选择哪一个，自已决定。环型变压器就没这缺点二、成品变

13、压器的选购EI型变压器的选购简单，拿把尺和计算器去就行了。有经历的，一眼就能够看出变压器的质量怎样：估计下硅钢片的导磁率、估算功率，看引出线能否规矩、插片能否整洁、能否浸漆、窗口占用率多少等。能够讲，EI型变压器基本无法掺假。主要讲讲环型变压器，由于环型变压器的构造特殊，所以能够掺假的地方过多了，而且不易被识破。同样标准设计的环型变压器，由于选用的铁芯不同，会出现高、矮、胖、瘦、轻、重等多个不同版本。根据变压器的外型尺寸来判定功率的误差极大，根据重量判定的误差相对会小一些，但我手头还没有这样的数据供参考，希望后来者能补上。我这里就根据环型变压器的外观判定变压器的质量讲讲我的看法。环型变压器的铁

14、芯构造上图一：功率不变的前提下，H值越大越好，d值越小越好。反之则不好。由于H值越大、d值越小，其绕制难度越大，当绕制难度大到非机器绕制不能的时候，那么这个变压器指定是大厂的产品了。环型变压器截面形状，有两种：如上图二的a和b其中黑色的为铁芯截面，红色的为绕组导线。a的内圈明显比外圈的线要厚，为何会这样我就不细讲了，大家都明白。变压器的用线量越多，这个差异就会越大。b的内圈和外圈一平，这样的变压器有掺假的嫌疑！正常绕制是一般不会绕正这样的，不是在绕组中夹了东西如硬纸板，就是其用线量较低。假如是夹纸板，目的可能有3：一是为了使变压器体积更大，显得功率大。二是为了好看。三是为了掩盖其绕制工艺的缺乏。有些变压器的层间绝缘材料强度较大时，有时也会绕出这种效果来的。还有环型变压器的的棱角越明显，其用线量就越少，反之其用线量越大。原因很简单，导线的层数越多，其棱角就会越钝。有些环型变压器绕得没有棱角了，圆鼓隆咚地，一般出如今小功率变压器上，也是正常；假如较大功率的变压器也绕成这样，那只能讲明其绕制工艺差劲了