铁芯截面积是怎么影响环牛功率的？

超低失真之梦

lylnk 发表于 2018-4-24 14:57
你这个只是你的理解罢了，不是能让人信服的理论。

变压器次级的输出电压取决于圈数和磁场的变化率，磁 ...

我上面说的就是我自己的理解，是希望能解释变压器。为什么说论坛有高手呢，我没研究过变压器，也希望能看到高手完美解答。

举个栗子， 铁心就好比是水管直径，  初级电压好比是水压， 水压和管经都确定了那么流过管子的最大水量也就定了，不会因为那边拿水杯接水换成拿盆接就能得到更多的水量。也就是说水管是工作在饱和状态了，不能再流过更多的水。 如果换大直经的水管就能得到更多的水。饱和说的是这样的饱和。    初级产生的磁场量，和次级吸收的磁场量是基本相等的，看来怎么能饱和了？ 和这端进去多少水那头就流出多少水一样，但是管子饱和了。道理应该是一样的。也就是磁场没增大，但是铁心饱和了。不知道这样解释如何。  

XLS119

lylnk 发表于 2018-4-24 13:03
这也是一个解释。我看网上的计算公式先根据功率计算铁芯截面积，而且有明确公式，有点儿不像是单纯因为铜 ...

设计变压器是有流程，最后得验算。60年代“无线电”杂志就有初级可绕一匝的变压器一文。

变压器的设计得据实即工况综合考率，比如是连续工做或是端时工做，耐热绝缘等级。

lylnk

超低失真之梦 发表于 2018-4-24 16:42
我上面说的就是我自己的理解，是希望能解释变压器。为什么说论坛有高手呢，我没研究过变压器，也希望能看 ...

“磁场没增大，但是铁心饱和了”
你自己把自己绕进去了

超低失真之梦

lylnk 发表于 2018-4-24 17:42
“磁场没增大，但是铁心饱和了”
你自己把自己绕进去了

是呀，水流没增大但是水管饱和了。咋还理解不了吗？使劲理解。


这么说吧，应该是磁场，和磁通量的问题，   磁场是没增大，但是磁通量饱和了。 注意区别磁场大小和磁通量这是两回事。这是个考智商和悟性的试题

lylnk

超低失真之梦 发表于 2018-4-24 17:46
是呀，水流没增大但是水管饱和了。咋还理解不了吗？使劲理解。

实在理解不了。铁芯不是水管，不能100%类比。
磁通量=磁场强度×截面积。

截面积不考虑磁致伸缩是不会变的，考虑了也变化极小；磁通量不变；磁场强度也只能不变了。
啥都没变，咋就饱和了呢？

好歹我也是正经学过电磁学的。

patch

革命尚未成功，同志尚需努力！

超低失真之梦

lylnk 发表于 2018-4-24 18:05
实在理解不了。铁芯不是水管，不能100%类比。
磁通量=磁场强度×截面积。

   就是呀，水管不会变。流进去的水和流出来的水一样多，咋就水管饱和了呢？
          同样，铁心不会变，增加的磁场和消耗的磁场一样多，咋就磁芯饱和了呢？
虽然不能完全一样，但上下是一样的道理，上面如果成立下面也就成立，你再使劲理解理解。


如果还不理解，再举个栗子。  上高速的车和下高速的车一样多，高速路又没变化。怎么就高速路饱和了呢？

chipset0418

不能抵消，因为相位不一样啊。如果相位一样就能抵消，例如你在次级顺时针绕50匝，逆时针绕50匝，两端对外电压接近0，不等于0是因为有微量漏感。

铁芯容量可以用微积分算出来，有点复杂，常见的都是近似公式。容量跟铁芯有效截面积成正比，跟窗口大小成正比，跟交流电频率成正比，跟最大磁密成正比，然后就是再乘一个系数。
铁芯容量是一方面，另一方面是线包能承受的功率，这个跟电阻大小，耐热能力还有散热有关，散热也能用微积分算出来，但是很麻烦。

lylnk

chipset0418 发表于 2018-4-24 20:15
不能抵消，因为相位不一样啊。如果相位一样就能抵消，例如你在次级顺时针绕50匝，逆时针绕50匝，两端对外电 ...

不能抵消也是总磁通减小吧？因为次级输出电压是感应磁场得到的，V正比于磁通变化率，正比于磁通量。
如果磁通是增加的，而又用了很粗的次级线，岂不是次级输出电压会随着负载电流变大而增加？我觉得这样就太神奇了吧？常见的应该是负载电流变大，次级电压降低的。

我记得变压器设计是空载就让磁密工作在差不多材料的上限了，对吧？如果再增加磁通，岂不是饱和了？

又看了一本变压器设计的书，先粗看了一下，貌似也是直接说处理的功率能力和啥啥相关，没说原因。

我又想了想，觉得环牛用大铁芯有储存能量的意思。如果负载不是电阻负载，而是音响常用的整流滤波电路，那么次级输出电流就不是正弦波而是脉冲的。初级因为漏电感（或者磁滞回线）的原因并不能瞬间补充电流，次级抽取的实际是铁磁内的磁场能量，铁芯越大能储存的电感能量越大。所谓的大铁芯瞬态好吧。

饲料吃多了

影响变压器容量的参数30楼已经讲清楚了，容量正比于 铁芯截面x有效窗口面积x最大磁密x频率x导线电流密度。假设有一个变压器，现在令它铁芯截面增加一倍，其他4项参数不变。这个变压器所需的线圈匝数只要原来的一半。多余的一半匝数假设跟这一半匝数是双线并绕的。则该变压器电流大了一倍，电压不变，容量增加一倍。也可以理解成其他4项参数不变，截面增加一倍，则额定电压需增加一倍才能维持B不变，电流没变，功率也增加了一倍。同理推出变压器容量与这5项参数的乘积成正比。

lylnk

饲料吃多了 发表于 2018-4-25 12:31
影响变压器容量的参数30楼已经讲清楚了，容量正比于 铁芯截面x有效窗口面积x最大磁密x频率x导线电流密度。 ...

你说的就是网上的公式。
我现在的问题是：为什么要把铁芯截面加进去？
一个现成的变压器，如果铁芯截面积变为原来一半，线圈圈数增加一倍（设法增大线径维持电阻不变）；还在那么大的功率使用，这个一半的铁芯会出什么问题？

U=4.44×f×N×Φ，我现在N加倍了，磁通Φ会减半，不会使一半截面积的铁芯饱和。铁损是不变的，因为铁芯重量减半反而铁损减半了。看起来没啥问题啊？就是因为费铜了么？

我就是想知道为啥不能用小铁芯，多铜线制作大功率变压器？这样的变压器空载功率还低呢。

用小铁芯会有什么致命影响么？我现在没想出来。求高手指点。

lylnk

饲料吃多了 发表于 2018-4-25 12:31
影响变压器容量的参数30楼已经讲清楚了，容量正比于 铁芯截面x有效窗口面积x最大磁密x频率x导线电流密度。 ...

就如这个公式：铁芯截面x有效窗口面积x最大磁密x频率x导线电流密度

减小铁芯截面，增加有效窗口面积，其它不变，是不是也是可以做到同功率的环牛？
是不是简单以铁芯重量衡量功率是不准确的？

饲料吃多了

lylnk 发表于 2018-4-25 13:03
就如这个公式：铁芯截面x有效窗口面积x最大磁密x频率x导线电流密度

减小铁芯截面，增加有效窗口面积， ...

你将截面减少一半，窗口面积增加一倍（匝数增加一倍），容量相等。你讲的是对的。。但是这样负载时铜损增加一倍（铁少铜多）。假设有个很大截面的铁芯，窗口很小，只需几匝，就可以通上220伏的电压，这个变压器铜损很小，但是铁芯太重，铁损就很大（铜少铁多）。变压器运行，铜损=铁损，此时效率最高。一般电力变压器都是70%左右负载时效率最高。所以变压器容量大小根据 损耗+材料成本分配铜铁质量比。这样铁芯就差不多是现成的那么些规格。

超低失真之梦

lylnk 发表于 2018-4-25 12:59
你说的就是网上的公式。
我现在的问题是：为什么要把铁芯截面加进去？
一个现成的变压器，如果铁芯截 ...

你给的公式是计算次级电压的吗？  这样当然没问题不影响输出电压，但影响输出功率。 磁通量主要决定输出电流大小，  匝数主要决定输出电压。  你输出电压保持不变但输出电流降低了输出功率降低。

你还没理解我前面的举例吧。要不你早明白了。

饲料吃多了

lylnk 发表于 2018-4-25 12:59
你说的就是网上的公式。
我现在的问题是：为什么要把铁芯截面加进去？
一个现成的变压器，如果铁芯截 ...

线圈圈数增加一倍（设法增大线径维持电阻不变）；还在那么大的功率使用。刚才没有注意到后面这个假设。铜线圈数增加一倍，假设增加一倍圈数正好是长度增加一倍，保持电阻不变的话，截面也需要增加一倍。这样窗口面积就是要变成原来窗口面积的四倍。如果是环形变压器的话也就是窗口直径要增大一倍。算了下，这样铁损是小了。但是铜重是原来的四倍。

lylnk

饲料吃多了 发表于 2018-4-25 13:50
你将截面减少一半，窗口面积增加一倍（匝数增加一倍），容量相等。你讲的是对的。。但是这样负载时铜损增 ...

谢谢分析。

我现在用AB类的功放，功放在电压正负25V，静态电流100mA时两声道待机功率才12瓦；
150瓦变压器待机铁损就达到了3瓦多了，实在是觉得相对不小了。

lylnk

超低失真之梦 发表于 2018-4-25 13:53
你给的公式是计算次级电压的吗？  这样当然没问题不影响输出电压，但影响输出功率。 磁通量主要决定输出 ...

不明白

磁通量变化率和圈数决定输出电压；磁通量的值是磁通量变化率对时间的积分，只要变化率不变（次级输出电压不变），交流电频率是肯定不变的，那么磁通量的值不变。

影响输出功率的是次级导线内阻，用粗线保持内阻不变就OK了。

饲料吃多了

lylnk 发表于 2018-4-25 14:20
谢谢分析。

我现在用AB类的功放，功放在电压正负25V，静态电流100mA时两声道待机功率才12瓦；

您可以算下这个变压器满载铜损，可能大了铁损好几倍。

超低失真之梦

lylnk 发表于 2018-4-25 14:22
不明白

磁通量变化率和圈数决定输出电压；磁通量的值是磁通量变化率对时间的积分，只要变化率不变 ...

就你最后的一段话，决定了你，还是没法弄明白变压器为什么不能用小磁芯。你企图用次要问题来解释决定主要影响。你没错但是你说的是次要因素。能提供的最大磁通量被限制了，你后边就是用井绳粗的次级导线都不起作用。 最大磁通量受磁芯面积决定。  现在你看着办吧。


补充下，你次级那0点几个欧姆的阻抗相对于负载就可以忽略，你与其说这个影响输出功率，还不如说负载阻抗影响输出功率。

饲料吃多了

lylnk 发表于 2018-4-25 14:22
不明白

磁通量变化率和圈数决定输出电压；磁通量的值是磁通量变化率对时间的积分，只要变化率不变 ...

楼主说的对，一匝的感应电压就是磁通量的变化率。简谐交流电通入变压器，磁通量可以认为是电压在时间上的微分。那么不考虑变压器本身的有功损耗的话。磁通与励磁电流同相，都滞后电源电压半个派，感应电压又滞后磁通半个派。感应电压正好滞后电源电压一个派，正好反相，可以相互抵消。从这个角度看可以不引入感抗这个概念，来解释为什么电压器电阻那么小，通入220电压不烧。