工频变压器设计工频变压器是最简单的变压器,基本不用考虑分布电感、分布电容、信号源内阻、等效电路各种指标等复杂因素,直接按标准 化步骤操作即可,所以用工频变压器来进行变压器设计入门是最好不过了简单说就是根据功率选择铁心,然后计算匝数,再看 能否绕下不同的人设计标准不同,可能和下面计算有偏差,但是本质思想都是一样的有时算到后面需要重新再来,其实相当 于一个迭代设计过程,反复设计直至满足要求为止理论计算完成后还需要实际测试效果进行验证,因为铁心参数,制作工艺可能和我们假设的不一样,所以设计完成后基本都需 要再根据实测结果进行调整要求:高压输出: 260V , 150ma ;灯丝 1:5V ,3A ;灯丝 2:6.3v ,3A 中心处抽头;初、次级间应加有屏蔽层根据要求铁芯型号采用 “GEIB- 35”计算如下: (1)计算变压器功率容量(输入视在功率):P =( 1.4 >高压交流电压X电流+灯丝1电压X电流+灯丝2电压X电流)/效率=(1.4 X60X0.15 + 5X3 + 6.3 X3) / 0.9=(54.6 + 15 + 18.9 ) / 0.9=98.33VA( 2 )计算原边电流I1 = 1.05 X3 / 220 = 0.469A( 3) 按照选定的电流密度(由计划的连续时间决定),选取漆包线直径。
如按照3A/mm2计算:D = 0.65 xVi(0.65 X电流的开方)并规整为产品规格里有的线径(可查资料):选定:原边直径 D1 = 0.45mm高压绕组直径 D2 = 0.25mm灯丝绕组直径 D3 = D4 = 1.12mm(4) 铁心截面面积S0 = 1.25 V( P )= 1.25 XV 9812.5CM25 )铁心叠厚:根据他的要求铁芯型号采用 “ GEIB- 35”,查到:舌宽=35MM = 3.5CM贝寸:叠厚=12.5 / 3.5 = 3.6CM一般地(叠厚 /舌宽)在 1 -2 之间是比较合适的6)铁心有效截面积:S1 =舌宽 >叠厚 / 1.1 = 11.454 CM2( 7) 计算每伏匝数计算式:每伏匝数 n =( 45000 ) / (BXS1)其中B = 10000 - 12000 (中等质量硅钢片,如原先上海无线电 27厂产品铁心)或 15000 ( Z11 等高质量硅硅片)或 8000 (电动机用硅钢片)S1 :铁心有效截面积,等于(舌宽 X叠厚)/1.1假定是中等质量铁心,并且保守点,取 B = 10000则:n =450000 / B X1= 450000 / ( 10000 X1 1 .454 )= 3.93 (T / V )( 8)计算每组匝数原边圈数: N1 = 220n =220X3.93 X0.95= 822(T)副边高压: N2=260X1.05Xn=1073(T)--这是一半,还要再 X2=2146T。
灯丝 1(5V): N3=5X1.05Xn=21(T)灯丝 2(6.3V): N3=6.3X1.05Xn =26(T)(10)计算每层可绕圈数(窗口高度两端要留下 3MM):查得该铁心窗口高度 h= 61.5mm ,查表得知:选用的漆包线带漆皮最大外径D1Max = 0.51mmD2Max = 0.30mmD3Max = 1.23mmD4Max = 1.23mm按照 每层可绕: N =(h-0.5-2X3) / (KXDMax )计算 (分子的含义是:由 h=61.5mm ==》可绕线宽度为 61.5-0.5-2X3=55mm)(分母是排线系数 KX最大外径DMax,对于初学者,小于0.3的线K = 1.20,0.3 - 0.8的线K= 1.15,大于0.8的线K=1.10 如您已经有较好的绕线经验, K可以=105〜102)代入上述数据得到:原边每层可绕: 94 圈高压每层可绕: 154 圈灯丝每层可绕: 39 圈(最后有讨论)也可以直接查 “每厘米可绕圈数表 ”得到)11)各绕组的层数 前面已经算出各组圈数则,则各绕组的层数:原边=822/ 94 = 8.74,取 9 层高压=2146/154 = 13.94,取 14 层灯丝 1:1 层,灯丝 2:1 层。
1 2 )绝缘设计骨架,用1MM厚红钢纸,外加 0.15MM覆膜青壳纸1层+ 0.08MM电缆纸1层; 原边绕组垫纸用 0.08MM 电缆纸;副边高压绕组垫纸用 0.05MM 电缆纸;组间绝缘用0.08MM电缆纸1层+ 0.15MM覆膜青壳纸2层+ 0.08MM电缆纸1层; (绕组外绝缘同组间绝缘)13)计算线包(压实的)厚度:=(1 + 0.15+0.08 )骨架及内层绝缘)原边绕组)组间绝缘 1)+ ( 9X0.51 + 8X0.08 )+ ( 0.08 >2+ 0.15 X)+(隔离层,如可能用 0.05 铜箔,如无,就用与高压绕组同直径的线绕一层代)+(0.08X2+0.15X2) (组间绝缘 2)+ ( 14X0.30 + 13X0.05 )(高压绕组)+(0.08X2+0.15X2) (组间绝缘 3)+(1.23) (灯丝 1)+ ( 0.08 *+ 0.15 X) (组间绝缘 4)+(1.23) (灯丝 2)+ ( 0.08 *+ 0.15 X) (线包外间绝缘)=1.23 + 5.23 + 0.46 + 0.30 + 0.46 + 4.85 + 0.46 + 1.23 + 0.46 + 1.23 + 0.46=16.37mm( 14)检验“蓬松系数”蓬松系数=铁片窗口宽度 / 线包(压实的)厚度“蓬松系数”一般可以在 1.2-1.3 间,蓬松系数小者要注意绕的十分紧才行 ,蓬松系数过大说明选的铁心规格大了 ,要重选重算。
对于经验不多的初学者,不妨以 1.3-1.35 进行检验不然可能绕完了发现装不进铁片检验:蓬松系数= 22 / 16.37 = 1.34很合适的呀 15)修正方案::灯丝绕组可以选用 0.8nn直径漆包线2根并绕(0.80线最大外径0.89,每层可绕54圈,6.3V绕组26 X2,刚好可以绕下) 这样导线可以分布开来不至于只有半边,绕出来的线包就比较平整还可以减小绕组厚度这时,计算线包(压实的)厚度:=1.23 + 5.23 + 0.46 + 0.30 + 0.46 + 4.85 + 0.46 + 0.89 + 0.46 + 0.89 + 0.46=15.69mm蓬松系数=22 / 15.69 = 1.41这就非常之宽松了,说明选的铁心规格大了,利用手头现有铁心当然可以保证可以成功计算完毕 1 6 )讨论:当然阿,也可以选用 2.5A/mm2 的电流密度,不妨计算一下。