环形变压器的设计计算环形变压器的设计计算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 ΔU≤7%，来说明计算的方法和步骤1）计算变压器次级功率 P2 P2=I2U2=16.7×11.8=197VA(5)2）计算变压器输入功率 P1（设变压器效率 η=0.95）与输入电流I1式中：K——系数与变压器功率有关，K=0.6～0.8，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=N20·U2=3.23×11.8=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=2.5～3A/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）导线并绕因为 Φ2.94 导线的截面积 Sd2=6.78mm2，而 d=2.12mm 导线的截面积为 3.53mm2 两条并联后可德截面积为：2×3.53=7.06mm2，完全符合要求且裕度较大。
6 环形变压器的结构计算 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，因此铁心内径的尺寸对加工过程十分重要，结构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，可以修改铁心尺寸，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=1mm1）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=Dno－2t0=55－(2×1.5)=52mm； kp——叠绕系数，kp=1.15 则初级绕组的层数 Q1 为 初级绕组厚度 δ1 为2）计算次级绕组的厚度 δ2 计算次级绕组每层绕的匝数 n2，考虑到次级绕组是用 2×d2=2×2.21mm 导线并绕，则 可见绕完绕组后，内径还有裕量，所选铁芯尺寸是合适的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7．1 空载特性测试 测量电路如图 8 所示测得的数据列于表 4，按照表 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有 13.8mA，即使电源电压上升到 240V 变压器工作在 B 点铁心还未饱和，有较大的裕度7．2 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 变压器电压调整率达到ΔU<7%的指标7．3 温升试验 用电阻法对变压器绕组进行温升试验，在通电 4h 变压器温升稳定后进行测试，并按式（12）计算绕组平均温升Δτm 测量的数据及计算结果列于表 5 从温升试验结果看出所设计的变压器已达到标准型温升标准，即 Δτm<40℃，初次级绕组温升基本相等，即两绕组功耗较均衡7．4 绝缘性能试验 1）绝缘电阻 用 500V 摇表测试绝缘电阻，初次级绕组之间的绝缘电阻在常态下均大于 100MΩ 2）抗电强度 变压器初级与次级绕组之间能承受 50Hz，4000V（有效值）电压1min，而无击穿和飞弧限定漏电流为 1mA，此项试验证明变压器的抗电强度达到 IEC 标准8 结语 环形变压器以其优良的性能和有竞争力的性能价格比，可以预期它会在较大领域内取代传统的叠片式变压器，随着环形变压器技术性能进一步提高，它将会在电子变压器领域中有更广阔的应用前景。
编辑本段环形变压器的特点环形变压器的铁心是用优质冷轧硅钢片（片厚一般为 0.35mm 以下） ，无缝地卷制而成，这就使得它的铁心性能优于传统的叠片式铁心环形变压器的线圈均匀地绕在铁心上，线圈产生的磁力线方向与铁心磁路几乎完全重合，与叠片式相比激磁能量和铁心损耗将减小 25%，由此带来了下述一系列的优点优点一1）电效率高铁心无气隙，叠装系数可高达 95%以上，铁心磁导率可取 1.5～1.8T（叠片式铁心只能取 1.2～1.4T） ，电效率高达 95%以上，空载电流只有叠片式的 10%优点二2）外形尺寸小，重量轻环形变压器比叠片式变压器重量可以减轻一半，只要保持铁心截面积相等，环形变压器容易改变铁心的长、宽、高比例，可以设计出符合要求的外形尺寸优点三3）磁干扰较小环形变压器铁心没有气隙，绕组均匀地绕在环形的铁心上，这种结构导致了漏磁小，电磁辐射也小，无需另加屏蔽都可以用到高灵敏度的电子设备上，例如应用在低电平放大器和医疗设备上优点四4）振动噪声较小铁心没有气隙能减少铁心编辑本段环形变压器的分类根据国外文献介绍，环形变压器可分为标准型、经济型及隔离型等三类，各类的特点是：标准型电源变压器产品系列容量 8～1500VA，有较小的电压调整率、满载运行温升仅为40℃，允许短时超载运行，适合于要求高的使用场合。
初次级绕组间采用 B 级（130℃）的聚酯薄膜绝缘，要求至少包三层绝缘带，能经受交流 4000V，1min 的耐压试验经济型电源变压器产品系列容量 50～1500VA，在保证性能的基础上力求降低造价，适用于连续运行而不超载的使用场合，运行温升为 60℃，绝缘材料等级为A 级（105℃） ，当满负载时输出电压误差小于 3%隔离变压器产品系列容量 50～1000VA，又可分为工业用和医疗设备用两系列隔离变压器着重是它的绝缘性能，初级与次级间用 B 级绝缘的聚酯薄膜至少包扎 4 层，击穿电压大于 4000V，所有初级必须引线采用双绝缘导线变压器最大温升低于 45℃医疗用的隔离变压器医疗用的隔离变压器除符合上述的要求外，还要符合 UL544 标准，即初级和次级绕组应具有热保护，绕组与接地铜屏蔽间隔距离应大于 13mm。