《環(huán)形變壓器設(shè)計(jì)和繞制》

這個(gè)是我在其他壇子上和一些發(fā)燒友們探討的帖子，很多評(píng)論直接合并一起了.下面是我看到的一篇關(guān)于環(huán)型變壓器比較權(quán)威的計(jì)算方法和公式，看完以后有些糊涂,按照下面的計(jì)算方法，鐵心截面積20平方CM的牛20/=按照磁通密度來計(jì)算，220VA,初級(jí)繞組V每匝=B——磁通密度(T),B=。代入得N10==匝/V,取N10=3匝/V,WJN1=N10U1=3X220=660匝我的計(jì)算方法,50/11平方厘米二匝/V=匝!相差340匝！難道我的計(jì)算方法太保守？RE他里面有個(gè)的系數(shù)，好象是說EI牛的效率二環(huán)牛的所以，計(jì)算環(huán)牛功率按照E牛的公式要除以這個(gè)系數(shù)，下來正好202W,我也做過一些實(shí)驗(yàn)，我自己饒的鐵心截面積18平方MM的環(huán)牛，接在專用儀器上，負(fù)載達(dá)到600W牛也不叫，不振動(dòng)，不發(fā)熱,2小時(shí)以后才微微有一些溫度，這個(gè)文章的觀點(diǎn)好象牛的功率和多少高斯鐵心還有是否整帶的關(guān)系很大.我從聲達(dá)弄回來的樣品700W牛,要是按照我自己的計(jì)算方法，最多也就是300-400W的樣子，但是負(fù)載600多W好象也沒有什么問題?現(xiàn)在廠家的計(jì)算方法大約是：優(yōu)質(zhì)牛是，每1MM平方4A電流，理論是.通過設(shè)計(jì)一臺(tái)50Hz石英燈用的電源變壓器，其初級(jí)電壓U1=220V,次級(jí)電壓U2=,次級(jí)電流12=,電壓調(diào)整率△UV7%,來說明計(jì)算的方法和步驟。計(jì)算變壓器次級(jí)功率P2P2=I2U2=X=197VA(5)計(jì)算變壓器輸入功率P1(設(shè)變壓器效率7]=)與輸入電流I1P1===207VA(6)11===計(jì)算鐵心截面積SS=K(cm2)(7)式中：K 系數(shù)與變壓器或率"關(guān)，K=?，取K=;P——變壓器平均功率，Po===202VA則S==，取S=11cm2根據(jù)現(xiàn)有鐵心規(guī)格選用鐵芯尺寸為：高 H=40mm，內(nèi)徑Dno=55mm，外徑Dwo=110mm。核算所選用的鐵心的截面積S=H=x40X10—2=11cm2計(jì)算初級(jí)繞組每伏匝數(shù)N10與匝數(shù)N1N10=(匝/V)(8)式中：f——電源頻率(Hz),f=50Hz;B——磁通密度(T),B=。代入得N10==匝/V,取N10=3匝/V,WJN1=N10U1=3X220=660匝。計(jì)算次級(jí)繞組每伏匝數(shù)N20與匝數(shù)N2N20=(匝/V)(9)代入得N20==匝/V,貝ijN2=N20-U2=X=匝，取N2=38匝。選擇導(dǎo)線線徑圖7環(huán)形變壓器截面圖繞組導(dǎo)線線徑d按式(10)計(jì)算d=(mm)(10)式中：I——通過導(dǎo)線的電流(A);j 電流密度，j=?3A/mm2。當(dāng)取j=mm2時(shí)代入式(10)得d=(mm)則初級(jí)繞組線徑d1==,選漆包線外徑為。次級(jí)繞組線線徑d2==,選用兩條d=(考慮絕緣漆最大外徑為221mm)導(dǎo)線并繞。因?yàn)閷?dǎo)線的截面積Sd2=,而4=導(dǎo)線的截面積為兩條并聯(lián)后可得截面積為：2X=,完全符合要求且裕度較大。6環(huán)形變壓器的結(jié)構(gòu)計(jì)算環(huán)形變壓器的繞組是用繞線機(jī)的繞線環(huán)在鐵心內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而繞制的，因此鐵心內(nèi)徑的尺寸對(duì)加工過程十分重要，結(jié)構(gòu)計(jì)算的目的就是檢驗(yàn)繞完全部繞組后，內(nèi)徑尚余多少空間。若經(jīng)計(jì)算內(nèi)徑空間過小不符合繞制要求時(shí)，可以修改鐵心尺寸，只要維持截面積不變，電性能也基本不變。已知鐵心內(nèi)徑Dno=55mm,圖7中各絕緣層厚度為to=,t1=t2=1mm。計(jì)算繞完初級(jí)繞組及包絕緣后的內(nèi)徑Dn2計(jì)算初級(jí)繞組每層繞的匝數(shù)n1n1=(匝)(11)式中：Dn1 鐵心包絕緣后的內(nèi)徑，Dn1=Dno—2t0=55—(2X=52mm；kp-----疊繞系數(shù)，kp=。代入得n1==197匝則初級(jí)繞組的層數(shù)Q1為Q1===a整數(shù)Q1=4層初級(jí)繞組厚度a1為a1=Q1d1kp=4Xx=則初級(jí)繞組包絕緣后的內(nèi)徑Dn2為Dn2=Dn1—2(a1+11)=52-2+1)=計(jì)算次級(jí)繞組的厚度a2計(jì)算次級(jí)繞組每層繞的匝數(shù)n2,考慮到次級(jí)繞組是用2Xd2=2X導(dǎo)線并繞，則n2===27匝則次級(jí)繞組的層數(shù)Q2為Q2===,取整數(shù)Q2=2層。次級(jí)繞組厚度a2為a2=Q2d2kp=2XX=計(jì)算繞完初次級(jí)繞組及包絕緣后的內(nèi)徑Dn4Dn4=Dn2—2(a2+12)=—2+1)=可見繞完繞組后，內(nèi)徑還有裕量，所選鐵芯尺寸是合適的。7環(huán)形變壓器樣品的性能測(cè)試為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性，對(duì)按設(shè)計(jì)參數(shù)制成的環(huán)形變壓器樣品進(jìn)行了性能測(cè)試，結(jié)果如下。7.1空載特性測(cè)試測(cè)量電路如圖8所示。測(cè)得的數(shù)據(jù)列于表4,按照表4的數(shù)據(jù)，繪出圖9所示的空載特性曲線。從變壓器的空載特性看出設(shè)計(jì)符合要求，在額定工作電壓220V時(shí)(工作點(diǎn)為A),變壓器的空載電流只有，即使電源電壓上升到240V變壓器工作在B點(diǎn)鐵心還未飽和，有較大的裕度。7.2電壓調(diào)整率測(cè)量變壓器在空載時(shí)測(cè)得的次級(jí)空載電壓U20=,當(dāng)通以額定電流12=時(shí)，次級(jí)輸出電壓為U2=,按式(2)計(jì)算電壓調(diào)整率為()表4環(huán)形變壓器空載特性測(cè)量數(shù)據(jù)表交流輸入電壓 U1/V空載電流10/mA24018環(huán)形變壓器及其應(yīng)用圖9環(huán)形變壓器空載特性曲線圖8空載特性測(cè)量電路△U=x100%==%變壓器電壓調(diào)整率達(dá)到八Uv7%的指標(biāo)。7.3溫升試驗(yàn)用電阻法對(duì)變壓器繞組進(jìn)行溫升試驗(yàn)，在通電4h變壓器溫升穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)試，并按式（12）計(jì)算繞組平均溫升△im°Arm=（k+t1）—（t2-t1）（12）測(cè)量的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果列于表5表5200VA環(huán)形變壓器溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)繞組類別測(cè)冷阻（門）時(shí)的環(huán)境溫度t1/C測(cè)熱阻（r2）時(shí)的環(huán)境溫度t2/Ct1時(shí)繞組電阻r1/Qt2時(shí)繞組電阻r2/Q常數(shù)k繞組平均溫升/C初級(jí)次級(jí)從溫升試驗(yàn)結(jié)果看出所設(shè)計(jì)的變壓器已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)型溫升標(biāo)準(zhǔn)，即m<40C,初次級(jí)繞組溫升基本相等，即兩繞組功耗較均衡。7.4絕緣性能試驗(yàn)）絕緣電阻用500V搖表測(cè)試絕緣電阻，初次級(jí)繞組之間的絕緣電阻在常態(tài)下均大于 100MQ。）抗電強(qiáng)度變壓器初級(jí)與次級(jí)繞組之間能承受50Hz,4000V（有效值）電壓1min,而無擊穿和飛弧。限定漏電流為1mA,此項(xiàng)試驗(yàn)證明變壓器的抗電強(qiáng)度達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)。8結(jié)語環(huán)形變壓器以其優(yōu)良的性能和有競(jìng)爭(zhēng)力的性能價(jià)格比，可以預(yù)期它會(huì)在較大領(lǐng)域內(nèi)取代傳統(tǒng)的疊片式變壓器，隨著環(huán)形變壓器技術(shù)性能進(jìn)一步提高，它將會(huì)在電子變壓器領(lǐng)域中有更廣闊的應(yīng)用前景。RE實(shí)際應(yīng)用中，確實(shí)磁路短的聲音好，高個(gè)子小洞眼磁漏面積要小，環(huán)牛的上下兩面是漏磁最嚴(yán)重的地方，越扁寬的牛漏磁面積越大，對(duì)機(jī)箱十?dāng)_越厲害，而且高個(gè)子牛用漆包線的長(zhǎng)度要多一些，漆包線經(jīng)過上下斷面漏磁嚴(yán)重的地方的長(zhǎng)度少一些,十?dāng)_也少一些，不知道大家注意離心機(jī)（比如洗衣機(jī)的甩十桶）沒有，外徑越大，離心力越強(qiáng)，衣物甩的越十，磁路長(zhǎng)就好象大外徑的甩十桶，流失的水分更多，（漏出來的磁場(chǎng)多），因?yàn)閿嗝鎸挘采w面積也大.而且硅鋼片饒制的層數(shù)也要多，假設(shè)磁力線換成電流的話，流過高個(gè)子牛走的路程要短的多，產(chǎn)生散射和漫射的幾率也要小，受互相十?dāng)_也少一些吧?。ㄟ@也是為什么公房里面的連接線要盡可能短的理由吧!）同時(shí)因?yàn)榀B片寬，通過的電流也要大一些，消耗掉的電流比較少（用粗電線的好處）導(dǎo)磁率應(yīng)該也高一些吧內(nèi)阻和發(fā)熱量相映也應(yīng)該小一些 .（我很難用恰當(dāng)?shù)谋扔鱽硇稳葸@個(gè)過程）此主題相關(guān)圖片如下：如何饒制環(huán)型妞妞.首先，先確定鐵心功率，因?yàn)橐粋€(gè)鐵心的截面積決定了一個(gè)變壓器最終的輸出功率，所以要先計(jì)算鐵心功率，比如4CMX5CM=20CM平方，那么大約功率就是400W左右，環(huán)牛的功率一直沒有一個(gè)好的計(jì)算公式，大約按照這個(gè)值除以的系數(shù)，根據(jù)矽鋼片的磁通密度，磁路的長(zhǎng)短，斷帶程度，還有鐵心截面積組合計(jì)算，18000以上整帶鐵心可以參考的系數(shù)，功率確認(rèn)了，就該計(jì)算初級(jí)漆包線線徑，計(jì)算方式：比如800W的變壓器800W/220V=一般按照每平方計(jì)算，這個(gè)地方也有值得探討的余地，我喜歡用每平方毫米來計(jì)算，也有人按照4A計(jì)算，電感量的問題各有不同的計(jì)算方法?然后再計(jì)算需要饒制的匝數(shù)，50/鐵心截面積二每V的匝數(shù)再用220V電壓*每V的匝數(shù)二最終饒制的匝數(shù)，（當(dāng)然，這個(gè)是按照E型變壓器來計(jì)算的）然后再計(jì)算鐵心的周長(zhǎng)X最終饒制的匝數(shù)二需要多少米線材?個(gè)人感覺，按照E牛鐵心截面積除以左右計(jì)算功率，按照E牛匝數(shù)來饒制初級(jí)效果最好！有人用其他的方法來計(jì)算初級(jí)匝數(shù)，我覺得匝數(shù)太少，容易引起牛叫和震動(dòng).同時(shí)空載電流也比較大，聲音出來粗糙.然后做一個(gè)架子，如圖，用粗一些的鉛絲在兩段彎成掛鉤一樣的結(jié)構(gòu)，量好底部的間距，最好計(jì)算的方法就是掛鉤的底部問距25MM，這樣一圈正好半米，比較容易計(jì)算，而且纏上去的線盤不至于太粗而環(huán)牛的洞眼太小引起的麻煩 ，太長(zhǎng)了也不好饒制的時(shí)候礙事.鐵心饒制之前要處理，先把邊腳用透明膠帶纏上幾層，防止銳利的劃傷漆包線造成嚴(yán)重后果，然后用黃蠟綢帶饒著鐵心纏饒2層，起絕緣作用，纏好了就可以饒制初級(jí)線圈了，內(nèi)圈線要緊密排列，注意要按照順序排列，避免跨線，扭絞，外圈排列要間隔有序，最好線與線之間空開線徑的倍左右的問距 .也就是放射形狀的饒法，或者內(nèi)圈緊密排列，外圈5匝一組，兩組之間空開一組的間距留給第二層.饒完一層以后要纏絕緣帶之后再饒制第二曾，因?yàn)槌跫?jí)匝數(shù)比較多，一般需要饒制4-5曾，每層都要纏絕緣帶，第一層要是饒的好的話，以后的就好饒了，按照每層錯(cuò)開的方法節(jié)省空間，抗撞擊，不容意短路.還有，饒制的時(shí)候要用力拉緊漆包線，防止松動(dòng)產(chǎn)生震動(dòng)，起頭的時(shí)候先饒3-2圈以后用膠帶固定，這樣就不會(huì)有拉緊后面前面乂松的現(xiàn)象.這個(gè)是800W初級(jí)饒制完了以后的樣子，因?yàn)榫€比較粗，，4層饒不下，5層饒不完，只好拉大線距，以達(dá)到電源接入的兩個(gè)頭盡可能的挨在一起，以方便識(shí)別和安裝.這一點(diǎn)很重要，最好是饒制之前就算好，每個(gè)繞組的接線頭盡量接近，線的顏色也要分開，標(biāo)注到外皮上，以免混淆.就是說:不管最后一層剩下幾圈，都要均勻分布在整個(gè)鐵心，最好不要饒出半層之類的，以保證負(fù)載平衡.只要線距均勻，匝數(shù)得當(dāng)，鐵心質(zhì)量過關(guān)，饒制出來的妞妞絕對(duì)比市面上出售的DD要好的多.次級(jí)的計(jì)算方法也一樣，小電流的繞組，比如保護(hù)電路用的12V，最多用的線就夠用了，太粗了就要考慮洞眼的大小能不能饒進(jìn)去多種電壓的繞組了 .饒好了以后往外連線的時(shí)候焊接要牢固，最好套熱縮管，然后用隔電紙墊在下面絕緣.安裝上下蓋的時(shí)候一定要墊3MM厚以上的絕緣緩沖膠墊，防止沖擊損壞.還有，次級(jí)大電流繞組可以考慮采用數(shù)線并饒的方式 ，有幾組就幾條線并饒，內(nèi)圈可以疊加饒制，外圈還是排饒，最好一層就饒完，實(shí)在饒不完也要饒成整層數(shù)，理由和初級(jí)一樣，第一保證負(fù)載平衡，第二避免饒完了高低不平，安裝起來一頭高一頭低.最后,在初級(jí)的一端申聯(lián)一個(gè)大功率電阻，不要接任何負(fù)載，通電以后用萬用表量電阻兩端的電壓，再除以電阻阻值得出空載電流，一般這個(gè)值小一些好，比如800W?？蛰d電流20MA左右最好!500W10-15MA?然后看看這個(gè)妞妞有沒有震動(dòng),哼聲，沒有或幾乎感覺不到的話 一個(gè)優(yōu)質(zhì)妞妞產(chǎn)生了 ！這里，還要感謝7工老的支持和指點(diǎn)！超線性牛的饒法這個(gè)是超線性牛的饒法，內(nèi)圈緊密排歹0一層（不要疊加）,外圈5個(gè)一組，邊饒邊用膠帶纏起來做絕緣，空出來的間隙正好卡進(jìn)去第二層的一組（5圈）,內(nèi)圈還是排饒，根據(jù)排列的緊密程度500W牛需要饒450（220V）-550（250V圈需要3-4層，但是要計(jì)算好，就算最后一層只有10圈，也要均勻分布在整個(gè)鐵心，不能有半層只類的.只要第一層饒好了下面的就好饒了，按照空格排線就錯(cuò)不了！饒完初級(jí)以后，找一截漆包線在上面饒10圈，完后通電，量電壓計(jì)算好每圈的電壓，每圈的長(zhǎng)度，大電流繞組最好是有幾組就幾線并饒.饒制排列方法和初級(jí)一樣.第一樓的方法可能是饒制工業(yè)用牛，因?yàn)榻新暫桶l(fā)熱量要求彳艮寬松，比如1米以外聽不見叫聲，發(fā)熱量不超過環(huán)境溫度 50度就算合格.根據(jù)我饒制了幾十個(gè)牛的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和使用者的反饋信息來看,50/面積=匝數(shù)，每平方效果最好，功率計(jì)算方法和風(fēng)兄的基本一致，就是這樣計(jì)算方法饒出來的一對(duì)500W牛，超線性饒法，空載電流7MA!接600W負(fù)載幾個(gè)小時(shí)，牛不叫，幾乎沒有熱量，相同公式放射狀饒法，空載電流12MA!也能達(dá)到600W牛不叫，微熱.按照第一樓的饒法，相同的材料，初級(jí)匝數(shù)少了200匝，空載電流45MA!理論上帶負(fù)載能力好象要高，功率也應(yīng)該大一些，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是牛要叫，發(fā)熱量也大，負(fù)載功率最多500W,再高了就是牛吼了.和正常的理論正好相反，這也是我要發(fā)這個(gè)帖子討論的原因 八現(xiàn)在有一個(gè)教授專門幫助我研究這個(gè)理論，結(jié)合我拆開的各種音頻專用的進(jìn)口洋垃圾，還有一些國(guó)內(nèi)號(hào)稱牛X的優(yōu)質(zhì)牛來看，效果好的牛大部分接近這個(gè)計(jì)算方法 ，這樣饒下來底躁聲最小.當(dāng)然，這些牛全部不是完全整帶，基本有2-6個(gè)斷點(diǎn)，整帶牛這樣饒下來反而不如斷