变压器参数计算.docx

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1、变压器参数计算一电磁学计算公式推导：1磁通量与磁通密度相关公式：=B*S-磁通(韦伯)B-磁通密度(韦伯每平方米或高斯)1韦伯每平方米=104高斯S-磁路的截面积(平方米)B=H*-磁导率(无单位也叫无量纲)H-磁场强度(伏特每米)H=I*N/lI-电流强度(安培)N-线圈匝数(圈T)l-磁路长路(米)2电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式：EL=/t*NEL=i/t*L-磁通变化量(韦伯)i-电流变化量(安培)t-时间变化量(秒)N-线圈匝数(圈T)L-电感的电感量(亨)由上面两个公式能够推出下面的公式：/t*N=i/t*L变形可得：N=i*L/再由=B*S可得下式:N=i*L/(

2、B*S)且由式直接变形可得：i=EL*t/L联合同时能够推出如下算式:L=(*S)/l*N2这讲明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素)3电感中能量与电流的关系：QL=1/2*I2*LQL-电感中储存的能量(焦耳)I-电感中的电流(安培)L-电感的电感量(亨)4根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合式能够得出初次级匝数比与占空比的关系式：N1/N2=(E1*D)/(E2*(1-D)N1-初级线圈的匝数(圈)E1-初级输入电压(伏特)N2-次级电感的匝数(圈)E2-次级输出电压(伏特)二根据上面公式计算变压器参数：1高频变压器输入输出要求：输入直流电压：200-340V

3、输出直流电压：23.5V输出电流：2.5A*2输出总功率：117.5W2确定初次级匝数比：次级整流管选用VRRM=100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个，若初次级匝数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式：N1/N2=VIN(max)/(VRRM*k/2)N1-初级匝数VIN(max)-最大输入电压k-安全系数N2-次级匝数Vrrm-整流管最大反向耐压这里安全系数取0.9由此可得匝数比N1/N2=340/(100*0.9/2)7.63计算功率场效应管的最高反峰电压:Vmax=Vin(max)+(Vo+Vd)/N2/N1Vin(max)-输入电压最大值Vo-输出电压Vd

4、-整流管正向电压Vmax=340+(23.5+0.89)/(1/7.6)由此可计算功率管承受的最大电压:Vmax525.36(V)4计算PWM占空比：由式变形可得：D=(N1/N2)*E2/(E1+(N1/N2*E2)D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/Vin(min)+N1/N2*(Vo+Vd)D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)由些可计算得到占空比D0.4815算变压器初级电感量：为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波，也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的以为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。那么计算初级电感量就能够只以PWM的一个

5、周期来分析，这时可由式能够有如下推导经过：P/f=1/2*I2*LP-电源输出功率(瓦特)-能量转换效率f-PWM开关频率将式代入式：P/f=1/2*(EL*t/L)2*Lt=D/f(D-PWM占空比)将此算式代入式变形可得：L=E2*D2*/(2*f*P)这里取效率为85%，PWM开关频率为60KHz.在输入电压最小的电感量为：L=2002*0.4812*0.85/2*60000*117.5计算初级电感量为:L1558(uH)计算初级峰值电流：由式可得：i=EL*t/L=200*(0.481/60000)/(558*10-6)计算初级电流的峰值为:Ipp2.87(A)初级平均电流为：I1=I

6、pp/2/(1/D)=0.690235(A)6计算初级线圈和次级线圈的匝数：磁芯选择为EE-42(截面积1.76mm2)磁通密度为防治饱和取值为2500高斯也即0.25特斯拉,这样由式可得初级电感的匝数为:N1=i*L/(B*S)=2.87*(0.558*10-3)/0.25*(1.76*10-4)计算初级电感匝数:N136(匝)同时可计算次级匝数：N25(匝)7计算次级线圈的峰值电流：根据能量守恒定律当初级电感在功率管导通时储存的能量在截止时在次级线圈上全部释放能够有下式：由式能够得到：Ipp2=N1/N2*IppIpp2=7.6*2.87由此可计算次级峰值电流为：Ipp2=21.812(A

7、)次级平均值电流为I2=Ipp2/2/(1/(1-D)=5.7(A)6.计算鼓励绕组(也叫辅助绕组)的匝数：由于次级输出电压为23.5V，鼓励绕组电压取12V，所以为次级电压的一半由此可计算鼓励绕组匝数为:N3N2/23(匝)鼓励绕组的电流取:I3=0.1(A)环形变压器的设计计算通过设计一台50Hz石英灯用的电源变压器，其初级电压U1=220V，次级电压U2=11.8V，次级电流I2=16.7A，电压调整率U7，来讲明计算的方法和步骤。1计算变压器次级功率P2P2=I2U2=16.711.8=197VA(5)2计算变压器输入功率P1设变压器效率=0.95与输入电流I1式中：K系数与变压器功率

8、有关，K=0.60.8，取K=0.75；根据现有铁心规格选用铁芯尺寸为：高H=40mm，内径Dno=55mm，外径Dwo=110mm。式中：f电源频率Hz，f=50Hz；B磁通密度T,B=1.4T。N2=N20U2=3.2311.8=38.1匝，取N2=38匝。6选择导线线径绕组导线线径d按式(10)计算式中：I通过导线的电流A；j电流密度，j=2.53A/mm2。当取j=2.5A/mm2时代入式(10)得用两条d=2.12mm考虑绝缘漆最大外径为2。21mm导线并绕。由于2.94导线的截面积Sd2=6.78mm2，而d=2.12mm导线的截面积为3.53mm2两条并联后可得截面积为：23.5

9、3=7.06mm2，完全符合要求且裕度较大。6环形变压器的构造计算环形变压器的绕组是用绕线机的绕线环在铁心内作旋转运动而绕制的，因而铁心内径的尺寸对加工经过特别重要，构造计算的目的就是检验绕完全部绕组后，内径尚余多少空间。若经计算内径空间过小不符合绕制要求时，能够修改铁心尺寸，只要维持截面积不变，电性能也基本不变。已知铁心内径Dno=55mm，图7中各绝缘层厚度为to=1.5mm，t1=t2=1mm。1计算绕完初级绕组及包绝缘后的内径Dn2计算初级绕组每层绕的匝数n1式中：Dn1铁心包绝缘后的内径，Dn1=Dno2t0=55(21.5)=52mm；kp叠绕系数，kp=1.15。则初级绕组的层数

10、Q1为初级绕组厚度1为2计算次级绕组的厚度2计算次级绕组每层绕的匝数n2，考虑到次级绕组是用2d2=22.21mm导线并绕，则可见绕完绕组后，内径还有裕量，所选铁芯尺寸是适宜的。7环形变压器样品的性能测试为检验设计方法的准确性，对按设计参数制成的环形变压器样品进行了性能测试，结果如下。71空载特性测试测量电路如图8所示。测得的数据列于表4，根据表4的数据，绘出图9所示的空载特性曲线。从变压器的空载特性看出设计符合要求，在额定工作电压220V时工作点为A，变压器的空载电流只要13.8mA，即便电源电压上升到240V变压器工作在B点铁心还未饱和，有较大的裕度。72电压调整率测量变压器在空载时测得的次级空载电压U20=12.6V，当通以额定电流I2=16.7A时，次级输出电压为U2=11.8V，按式2计算电压调整率为变压器电压调整率到达U算法每伏需要匝数计算:计算每伏需要绕多少匝(圈数)可按公式:式中N-每伏匝数;f-频率即50Hz;B-硅钢片的磁通密度(T)，一般高硅钢片可达1.2-1.4T，中等的约1-1.2T，低等的约0.7-1T，最差的约0.5-0.7T。如今已知:f=5OHz，按中等磁通密度计算，B=1T，未知的只要它的截面积了，计算每伏需要绕多少匝(圈数)可按公式