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1000W以下小型电源变压器的四种绕制方法1000W以下小型电源变压器的 四种绕制方法 江苏省泗阳县李口中学 沈正中 一、电源变压器绕制 方法一：已知变压器铁芯截面积 1.求变压器输出功率 2 变压器的输出容量P2(S单位：cm2) 2.求每伏匝数 每伏匝数T55/铁心截面积S。 3.求线圈匝数 初级线圈 n1变压器输入电压U1×每伏匝数T； 次级线圈 n2变压器输出电压U2×每伏匝数T×1.05； 次级线圈匝数计算中的1.05是考虑有负荷时的压降。 4.求导线直径 变压器的输入容量P1变压器的输出容量P2 /0.8； 初级线圈电流I1变压器的输入容量P1 /变压器输入电压U1； 次级线圈电流I2变压器的输入容量P2 /变压器输入电压U2； 导线直径 d0.8 I； 初级线圈导线直径 d10.8 I1； 次级线圈导线直径 d20.8 I2。 例如：已知变压器铁芯截面积为5.6 cm2，输入电压220V,输出电压50V。 1.求变压器输出功率 2 变压器的输出容量 P220W 2.求每伏匝数 1 每伏匝数T55/S55/5.69.8匝。 3.求线圈匝数 初级线圈 n1U1×T220×9.82156匝； 次级线圈 n2U2×T×1.0550×9.8×1.05514.5匝，可取为515匝； 4.求导线直径 变压器的输入容量P1P2/0.825W； 初级线圈电流I1P1 /U125/2200.11A。 初级线圈导线直径 d10.8 I10.80.110.27mm； 次级线圈电流I2P2 / U220 /500.4A； 次级线圈导线直径 d20.8 I20.80.40.51mm； 注：经桥式整流电容滤波后的电压约是原变压器次级电压的 1.4倍。 方法二：制作一定功率的变压器 1.求铁芯面积 铁芯截面积S1.25× P( S是被线圈套着部位铁芯的截面积，单位：cm2，P为输出功率，单位：W )； 2.求线圈匝数 铁芯的磁感应强度可取，通常取8000Gs,每伏匝数T450000/； 3.求导线直径 同方法一。 例如：制作功率为20W的变压器，输出电压50V。 1.求铁芯面积 铁芯截面积S1.25× P1.25×201.25×4.4725.6 cm2 2.求线圈匝数 每伏匝数T450000/450000/9.8匝 2 3.求导线直径 同方法一。 方法三：利用图表数据制作变压器 注：下表磁感应强度B取9600 Gs 484 3 20 5.6 8.4 0.2 1848 例如：制作功率为20W的变压器，输出电压50V。 查上表，根据表中红色一行数据进行绕制即可。 方法四：利用图表数据制作变压器 也可利用下面的“图1或图2”来计算。 如：设计一个30瓦的变压器，铁芯面积可直接从图中刻度线上得到6.82；如果采用比较好的铁芯片，磁通密度可取10000高斯，在磁通密度的刻度线上找到10000Gs这个点；在变压器电功率的刻度线上找到30瓦这个点，连接这两点，交每伏匝数刻度线于6.7，也就是说每伏应该绕6.7匝。 另外，导线的直径可以根据各个线圈使用的电流，从图中的刻度线上 图1 4 查出。根据散热环境，电流密度可取2-3Amm2，一般 可取2.5Amm2。 图2 二、电源变压器绕制小常识 1.如何选定变压器绕组所用导线电流密度 绕组导线的电流密度，主要取决于负载损耗、绕组温升和变压器二次侧突然短路时的动、热稳定。一般铝导线电流密度取2.3A/mm2 5 及以下，铜导线的电流密度取4.5A/mm2及以下(低损耗变压器导线的电流密度可适当降低)。 电流密度就是导线工作时允许通过的安全电流。电流密度在不同的工作场合是不一样的，一般2KAV以下电源变压器电流密度取2 A/mm2或2.5 A/mm2，间歇或短时工作的变压器可取3到5 A/mm2， 音频变压器电流密度可取4 A/mm2左右。因为电源变压器长时间工作，所以电流密度取小一些。 10KAV以下空气自冷式单相变压器电流密度的取值：对于内绕组取3 A到4A/ mm2;外绕组散热条件较好,可取4到4.5 A/mm2.选取变压器电流密度取值时,通风条件好及容量大者取大值.当使用铝线绕制时,其电流密度可安铜线的60%计算。有关铜线的电流密度，请参考电工手册。 2.小型变压器的设计原则与技巧 小型变压器是指2KVA以下的电源变压器及音频变压器。下面谈谈小型变压器设计原则与技巧。 变压器截面积的确定 铁芯截面积S是根据变压器总功率P确定的。S =1.25 P。如果负载变化较大，如某些音频、功放电源等，此时变压器的截面积应适当大于普通理论计算值，这样才能保证有足够的功率输出能力。 每伏匝数的确定 变压器的匝数主要是根据铁芯截面积和硅钢片的质量而定的。实验证明每伏匝数的取值应比书本给出的计算公式取值降低1015。 例如一只35W电源变压器，通常计算(中等夕钢片取8500高斯)每伏应绕T=450000/= 7.2匝，而实际只需每伏6匝就可以了，这样绕制后的变压器空载电流在25mA左右。通常适当减少匝数后，绕制出来的变压器不但可以降低内阻，而且避免因 6 普通规格的硅钢片经常发生绕不下的麻烦，还节省了成本，从而提高了性价比。 漆包线的线径确定 线径应根据负载电流确定，由于漆包线在不同环境下电流差距较大，因此确定线径的幅度也较大。一般散热条件不太理想、环境温度比较高时，其漆包线的电流密度应取2A/mm2。如果变压器连续工作负载电流基本不变，但本身散热条件较好，再加上环境温度又不高，这样的漆包线取电流密度2.5A/mm2，若变压器工作电流只有最大工作电流的1/2，这样的漆包线取电流密度33.5A/mm2。音频变压器的漆包线电流密度可取3.54A/mm2。这样因时制宜取材既可保证质量又可大大降低成本。 综上所述要想设计出性价比较高的变压器，铁芯的截面积只能大不能小；适 当减少每伏的匝数；详细分析负载情况；合理选用漆包线的规格。44 只有通过反复实践细心推敲，才能真正掌握变压器的设计原则与技巧。 也可用经验公式“S =1.25 P和N55/S(S、P、N单位分别为：cm2、W和匝/伏)”进行简易设计，电流密度2A/mm2。 3.如何减小变压器的空载电流 变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流和铁损电流组成。 空载电流的作用是建立工作磁场，又称励磁电流。当变压器二次侧开路，在一次侧加电压U1e时，一次侧要产生电流I0空载电流。 I0=U1e/ Z1变压器一次阻抗 Zm变压器激磁阻抗 为了减少空载电流，主要就是从变压器的铁芯入手。 7 提高铁芯(如硅钢片)质量。 改进铁芯结构。 适当增加初级匝数。 4.电源变压器的检测测量方法 变压器的检测主要包括以下内容： 通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显异常现象：如线圈引线是否断裂，脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁心紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线圈是否有外露等。 绝缘性测试：用万用表R×10K挡分别测量铁心与初级，初级与各次级、铁心与各次级、次级各绕组间的电阻值，万用表指针均应指在无穷大位置不动。否则，说明变压器绝缘性能不良。 线圈通断的检测：将万用表置于R×1挡，测试中，若某个绕组的电阻值为无穷大，则说明此绕组有断路性故障。 判别初、次级线圈：电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的，并且初级绕组多标有220V字样，次级绕组则标出额定电压值，如15V、24V、35V等。再根据这些标记进行识别。 空载电流的检测： 直接测量法：将次级所有绕组全部开路，把万用表置于交流电流挡(500MA，串入初级绕组。当初级绕组的插头插入220V交流市电时，万用表所指示的便是空载电流值。此值不应大于变压器满载电流的58。一般常见200W左右电子设备电源变压器的正常空载电流应在100MA左右。如果超出太多，则说明变压器有短路性故障。 间接测量法：在变压器的初级绕组中串联一个10/5W的电阻R，次级仍全部空载。把万用表拨至交流电压挡。加电后，用两表笔测出电阻R两端的电压降U，然后用欧姆定律算出空载电流I0=U/R。 8 空载电压的检测：将电源变压器的初级接220V市电，用万用表交流电压接依次测出各绕组的空载电压值(U11、U12、U21、U22)应符合要求值，允许误差范围一般为：高压绕组±10，低压绕组±5，带中心抽头的两组对称绕组的电压差应±2。 一般小功率电源变压器允许温升为4050，如果所用绝缘材料质量较好，允许温升还可提高。 检测判别各绕组的同名端：在使用电源变压器时，有时为了得到所需的次级电压，可将两个或多个次级绕组串联起来使用。采用串联法使用电源变压器时，参加串联的各绕组的同名端必须正确连接，不能搞错。否则，变压器不能正常工作。 电源变压器短路性故障的综合检测判别：电源变压器发生短路性故障后的主要症状是发热严重和次级绕组输出电压失常。通常，线圈内部匝间短路点越多，短路电流就越大，而变压器发热就越严重。检测判断电源变压器是否有短路性故障的简单方法是测量空载电流(测试方法前面已经介绍)。存在短路故障的变压器，其空载电流值将远大于满载电流的10。当短路严重时，变压器在空载加电后几十秒钟之内便会迅速发热，用手触摸铁心会有烫手的感觉。此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。 9