变压器绕制方法Word格式.docx
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高压交流电压×
电流+灯丝1电压×
电流+灯丝2电压×
电流)/效率
=(1.4×
260×
0.15+5×
3+6.3×
3)/0.9
=(54.6+15+18.9)/0.9
=98.33VA
(2)计算原边电流
I1=1.05×
P/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×
√I(0.65×
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√(P)=1.25×
√98=12.5CM2
(5)铁心叠厚:
根据他的要求铁芯型号采用“GEIB一35”,
查到:
舌宽=35MM=3.5CM
则:
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=11.454CM2
(7)计算每伏匝数
计算式:
每伏匝数n=(45000)/(B×
S1)
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×
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×
S1
=450000/(10000×
11.454)
=3.93(T/V)
(8)计算每组匝数
原边圈数:
N1=220n=220×
3.93×
0.95=822(T)
副边高压:
N2=260×
1.05×
n=1073(T)--这是一半,还要再×
2=2146T。
灯丝1(5V):
N3=5×
n=21(T)
灯丝2(6.3V):
N3=6.3×
n=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=0.51mm
D2Max=0.30mm
D3Max=1.23mm
D4Max=1.23mm
按照每层可绕:
N=(h-0.5-2×
3)/(K×
DMax)计算
(分子的含义是:
由h=61.5mm==》可绕线宽度为61.5-0.5-2×
3=55mm)
(分母是排线系数K×
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
1层,
1层。
(12)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)
+(9×
0.51+8×
0.08)
(原边绕组)
+(0.08×
2+0.15×
2)
(组间绝缘1)
+(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)
(组间绝缘2)
+(14×
0.30+13×
0.05)(高压绕组)
(组间绝缘3)
+(1.23)
(灯丝1)
(组间绝缘4)
(灯丝2)
(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×
2,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。
(16)讨论:
当然阿,也可以选用2.5A/mm2的电流密度,不妨计算一下。
如何自制环形变压器
环形变压器的手工绕制法
家用功放机大都采用环形变压器供电。
环形变压器有漏磁小、转换效率高、频率响应宽等特点,可以提高功放机音质。
如果环形变压器烧坏,又买不到原配型号来替换,那只有采取手工绕制的方法来复制。
下面介绍手工绕制的方法。
互.拆除旧绕组
用剪刀将绝缘纸剪破后即露出变压器的次级绕组,次级绕组线径通常较粗,在实际维修中极少见到有烧坏的情况,因其匝数不太多,故可一匝一匝地拆了以便统计匝数。
多个次级绕组均可采取类似方法边拆边计匝数。
初级绕组线径较细,烧坏的情况较常见。
由于初级绕组的匝数多在千匝以上,加之绝缘材料被烧熔后附着于线匝上,若仍采用上述方法来统计匝数,显然是很麻烦的。
快速处理方法是:
用剪刀沿圆周上中心线将初级统组线圈一层层剪断,然后将剪断的线圈剥离铁心,再数出根数即得总匝数。
开剪方法如图所示。
2.对环形铁心进行绝缘处理
环形变压器的铁心通常用优质高导磁率硅钢带卷制而成。
当初级线圈烧坏后,浸有绝缘漆的环形铁心的绝缘层同时会不同程度地受损,在重新绕线圈前应进行浸漆处理。
方法是:
将环形铁心浸在绝缘漆中,数分钟后取出晾干,再在烘箱中烘干。
然后在内外圆周上各粘贴一层胶带,再将玻璃纸划成宽约2cm的条状,将铁心包裹卷绕一层,并用双面胶带粘连接头。
3.线梭制作
为了便于手工操作,必须制作一种专用的绕线线棱。
笔者设计了一种“工”字形的线梭,如图2所示。
它可用塑料薄片或不锈钢薄片加工而成,可取为单股线匝周长的8倍左右,宽度小于环形铁心内径2cm左右。
这样的线核不仅穿绕方便,还可减少穿绕次数。
显然,漆包线在线梭上绕一圈的长度为单股线匝周长的8×
2=16倍,若采用双线并绕,线梭上每一圈漆包线就可在环形铁心上绕32匝。
以影皇AV-228专业功率放大器为例,其环形变压器初级线圈为1068T。
双线并绕为534T,因而在线梭上绕534÷
I6≈34圈漆包线就够用了。
4.绕制线圈
先绕初级绕组,取和原线径相近的优质高强度漆包线,双线并绕在“工”字形线梭上,圈数满足要求后剪下。
将双线头用双面胶粘附在环形铁心的外圆周上,使线梭在环形铁心的内孔中穿绕,如图3所示。
一层线圈绕好后,刷上一层绝缘漆(有利于线匝定位及绝缘),并用玻璃纸包上一层,再绕第二层线圈。
绕好后,将两线圈的头尾相接使其串联,另两根线头用软皮线焊接引出,并做好绝缘。
在初级统组上加一层层间绝缘纸后再绕次级绕组,绕制方法与初级绕组绕法类同。
当所有绕组绕制完毕后,将环形变压器放入恒温箱中烘烤一段时间,以使绝缘漆干燥。
再在最外层用一层较厚的绝缘纸包好,环形变压器就制作完成了。
杂谈功放的心脏---牛(电源变压器)--转帖
一台好的功放必须有一只好的电源变压器,这已经是业内的共识。
但是选用什么样的变压器才能使功放的声音更符合你的口味,对于不少初级diy爱好者来说,也许并不是很清楚。
本文简述几种常用电源变器,希望能够对喜欢焊机初入此道的发烧友有所帮助。
变压器的出现已经有100多年的历史了,六十年代以前,世界上普遍使用的变压器铁芯结构为e形或c形,截面为矩形,采用插片式或中间切割工艺制造,铁芯的质量和一致性都很差。
变压器的电性能参数难以得到提高。
随着科学技术的进步,变压器铁芯的结构经过了几次大的改进。
变压器铁芯材料也由热轧低硅片发展到热轧高硅片、冷轧取向硅片、非晶态合金片等。
电磁性能参数也有了较大的提高。
在功放中最为常见的电源变压器为ei型、环型,其次为双柱型、r型、c型。
ei型(见图一)是最为常用和多见的,结构简单.它的优点是加工制作容易绕制方便,成
本低廉,抗饱和性能好。
缺点为漏磁大、同功率下的体积重量偏大,转换效率相对较低。
ei型变压器在音色上的声音走向为厚重浓郁、温暖醇和,音场层次、细节解析力一般。
当采用特殊的分层分段绕制方法后(既所谓的发烧绕制法),在细节和解析力上有显著提
高,而且高频的幼细延伸感也非常出色,有别于其他类型的电源变压器。
如果在使用过程中再针对其缺点增加部分辅助改良措施,例如增加屏蔽罩,采用优质铁芯和无氧铜线,科学合理的绕制方法等,这一最原始古老的电子器件,仍是非常出色的。
许多世界名机例如麦精图等一直在坚持沿用这一传统的元器件。
经典的胆机制作也一直在沿用它。
适合听音口味上喜欢“唯美”的diy爱好者选用。
笔者在使用ei型变压器时,喜欢自己绕制。
采用敷铜板制作特殊的具有屏蔽作用的骨
架,初级绕组与次级绕组分成上下相互屏蔽、独立的两段绕制。
采用这种方法绕制的变压器具有隔离变压器的功效,而没有另外搭配隔离变压器对声音造成的负面影响。
听感上层次、细节、音场、定位都要明显好过常规同轴绕制的ei型变压器。
感兴趣的爱好者不妨实验一下。
由于这种方法磁耦合不如常规变压器的效率高,因此在较大功率功放上使用时,要注意适当增大铁芯截面积来补偿。
适合于要求输出功率不是很大的功放使用。
环型变压器(图二)是c型变压器之后开发出来的品种,磁路短,效率高,铜损与铁损均小于ei型变压器,体积和重量小,安装使用方便。
缺点为制作费用相对较高,抗直流饱和性能差。
环型变压器在音色走向上为清爽亮丽、刚劲,音场层次、细节解析力、速度感优于ei型。
但在中频的厚声温暖感上要逊色于ei型。
由于环型变压器具有一些优异的性能特点,因此被广泛的应用于各种档次的功放之中。
但是由于环型变压器的抗直流饱和性能差,极易产生杂音干扰,因此在一些顶级功放中的应用又受到一定限制,尤其是一些纯a类功放。
近年来由于技术的进步,环型变压器的这一先天缺点已经逐步得到改善,在国外的一些高档功放上环型变压器的身影又多了起来。
r型变压器(图三)是九十年代后开发出来的一种性能更为优秀的品种。
是由日本北村机电株式会社社长北村文男发明的。
r型变压器具有环型变压器的所有优点:
1,漏磁极小,仅为ei型变压器的1/10、c型变压器的1/5左右。
2,损耗小,温升低,相同功率下温升只有ei型变压器的1/2。
3,频率特性好:
r形变压器在中频(400hz)工作时显示出极小的空载电流和空载损
耗,其数量级甚至可以达到工作在50hz时的量值;
r形变压器在音频范围内工作时,
显出优于其他任何类形变压器的幅频性好:
电压波形失真度<0.2%,频率响应<1db。
r型变压器的缺点同环型变压器一样,抗直流饱和性能差!
其次就是目前的市场价格还比较昂贵,相同功率下其价格是ei型的一倍,比环型的要贵出1/3多。
r型变压器声音非常饱满坚实,乐器质感很好,有着比环型变压器更为出色的解析力和
瞬变。
低频有着比其他变压器更为清晰的层次表现。
但声音偏冷艳,声底淡一些,中频也相对薄一点。
低频的量感相对于同功率的环型变压器来说似乎少一些。
下潜深度也有所不及。
同时r型变压器由于结构上的生理缺陷,抗直流饱和性能也更差。
以上对各类型变压器的声音评价只是一般情况下的大概走向,但是经过特殊设计和制作的变压器,其声音特点也是完全可以改变的,国内已经有厂家早就开始了这方面的研究实验,象山西省机电设计研究院声达电器厂等。
还有其他几种形式的变压器,例如c型、双柱型等,由于在功放中少有采用,这里就不
叙述了。
业余制作功放时,经常遇到变压器功率的选取问题,按照常规计算出来的数据是没
有问题的,但实际应用时由于音质校音的需要,往往要比实际的计算值大很多。
那么到底选取多大功率的变压器合适呢?
我个人认为如果选用环型变压器的话,最好大于总输出功率的三倍以上为好,可以放宽到6-10倍。
例如krellfpb300功放(图四),每声道输出动态甲类300w,内部使用了一个五千瓦的环型变压器。
如果选用ei型变压器的话,由于不易饱和,以及声音调校上的原因,相对的可以放宽对功率的要求。
r型的可参照环
5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。
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
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3.53mm2两条并联后可得截面积为:
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=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
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。
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。
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
变压器磁心型式的选取原则与绕制方法
变压器的磁心和结构参数,取决于在装配中所选用的磁心型式和绕制技术。
当选择磁心时,通常其物理高度和成本是最重要的。
这对于交流电网转换器中的开关电源是十分重要的,因为通常它们是封装在密闭的塑料盒内。
当应用元件的高度允许的尺寸要求较小时,可以使用低成本的BE型或者是EI型磁心(如日本的TDK和TOKIN公司产品,或者是欧洲的PHILIPS、SIEMENS和THOMSON公司产品)。
当设计应用需要较小的磁心截面积时,可以选用BPD型的磁心产品,如果要设计多重输出电源时,PER型磁心提供了一个大的窗口面积,它需要的匝数较少,真绕线架的可用引出脚较多。
当空间不是问题时,ETD型磁心通常用于较高的功率。
PQ型磁心比较昂贵,但它所占据的印制板空间较少,并且比E型磁心需要的匝数少些。
对于安全绝缘要求高的场合,应选用罐型磁心、RM磁心。
环型磁心通常不适合反激式开关电源变压器使用。
反激式变压器在绕制时,应在初级与次级之间加入绝缘措施。
例如,通信技术设各必须满足欧洲的IEC950和美国的UL1950的电气绝缘标准的要求。
这些文件同时还详细地说明了使用于变压器结构的绝缘系统的漏电和间隔距离。
通常在变压器初级与次级之间需要有5~6mm的漏电距离(符合规范和要求)。
电气绝缘指标通常是指定电气强度的测试,施加典型值3000V交流高压的时间长达60s而不被击穿。
如果每个绝缘隔层的电气强度不满足规范要求,那么在变压器初级与次级之间可以采用两个绝缘层,一层是基本的,另一层是补充的。
如果两个绝缘层组合仍不符合电气强度要求,也可以采用带增强的三个绝缘层。
图1给出了大多数反激式变压器在绕组两侧边缘使用的限制
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