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发表于 2009-2-5 22:25 | 显示全部楼层
进入正题之前,先说一个小故事,我曾经和声达变压器的老总陈瑞明先生闲聊,说起声达变压器的奥秘,老陈说过一句话很经典:我这个设计,不能说,说穿了就是一句话,同时说穿了一钱不值,而且只要说就错,怎么说怎么错,就好像佛法里面的(禅),只能悟,不可说。
我本人也深有感触,确实不好说啊!但是我和他有一个区别,就是说错我也要说,前两天我发的那个(人活着复杂是为了简单,音响也一样)也有这个意思在内。

好了,废话不多说了,我根据自己的经验总结出了7个字。好牛的标准就是:(用粗线多绕圈数。)完后我会详细说明这七个字的原因,因为单从这7个字来说并不是完全正确的,它只是一个相对的值,至于尺度把握到什么程度,每个人有不同的经验和使用环境,就无法精确量化了。这也就是佛曰:不可说!

先谈铁芯的外观尺寸。
一般情况下,任何铁芯都有一个最佳外观尺寸设计,这个也是常用尺寸,但是很多铁芯为了达到某些功能上的突出,外观尺寸就比较特别。我手里正好有一个给朋友绕制的进口铁芯,和我自己的铁芯外观区别较大,就用这个铁芯来做一个比较,看下面的图,朋友的这个铁芯是典型的矮个子,大洞眼,长磁路铁芯,铁芯高5叠厚3.5,洞眼8.如果按照E牛的标准来计算的话,不到300w,但是原来的标称是1000W,按照我自己的计算方法下来也是800W顶天了,但是朋友让我按照最少1000W来设计,要求初级线径1.35以上。
咱们先来计算一下1000W的参数:如果按照正常计算下来。1000W牛开平方=33平方厘米的铁芯截面积,初级匝数=(50/33)*220=334匝。初级线径=(1000W/220V)/3A=1.51平方毫米,正好需要1.35-1.4MM漆包线来绕制。
这个结果对于正常尺寸的铁芯来说,确实是比较合理的。但是对于朋友的这个铁芯来说,这样绕下来基本上是开玩笑,所以,根据我个人的经验,我擅作主张做了一些调整,初级用1.5MM漆包线绕制了472匝,如果用1.35MM漆包线绕制的话,需要500匝左右,因为用粗线,电感量大一些,可以少绕一些匝数而空载电流不变。
通电测试后的结果也和我预料的差不多,在225V的输入电压下,空载电流30MA左右。这就看出来区别了!如果按照原设计,1.35MM漆包线334匝,初级匝数相差166匝,几乎增加了150%!这个差别可是天上地下了。如果真按照这个匝数绕制好了通电的话,结果就不用我说了。
按照实际使用导线长度和空载电流来计算,这个牛也就是最多400W出头的样子,可是厂家居然敢标称1000W,按照老外的质量体系认证来说,这个标称值水分应该不大。这里面的奥妙就在铁芯的外观尺寸上。本坛的AV-RGB老兄也说过一句话:窗口面积和功率有很大的关系,磁路长的过载铁芯能实现更大的功率。
再参照C牛和R牛的铁芯,这个也能说明一定的问题。这个铁芯有一个超级大洞,洞眼直径达到了8CM!这个洞眼尺寸几乎是2000W环牛的洞眼尺寸。因为这个洞眼,使得铁芯重量也达到了4.5公斤,我绕初级将近500圈也是基于这个铁芯的重量来做参考的。单根据重量来说,进口铁芯按照18000高斯来说,每公斤重量180VA也不算保守设计了。按照窗口系数和叠厚来算,综合磁通取值到1.9之高!从30MA的空载电流来说,我还是高估这个铁芯了,实际也就是800w顶天了!
旁边作比较的是我自己一个600W铁芯,重量4公斤多一点,高6.5叠厚3.5洞眼6.5左右,属于标准常用尺寸,初级匝数459圈,空载电流20MA!从这里看出差距来了吧?小功率牛绕的圈数比大功率牛少的同时,空载电流还小了一大截!而这两头牛用的导线长度是差不多的。从这个结果来说,我们的计算公式还有什么参考性!如果我是没有经验的一个初哥,按照公式绕牛的话,通电以后的结果是灾难性的。这实验也是想表明一下,很多人认为教科书上的公式是神,是不可侵犯的,看看你的(神)给你的结果是什么样的?我在前面一贴里面说过,抄袭别人东西最多算是盗版光盘,只能死板硬套。
所以,我个人拿到一个铁芯后,要综合计算功率;先确认最直接的铁芯截面积,然后根据窗口系数和铁芯叠厚计算出一个比值,再根据目测铁芯的好坏估计一个大概的磁通,最后结合重量来综合考虑最终功率。来确认初级导线的粗细。
而初级匝数计算不能完全和功率接轨,初级匝数还是参考铁芯截面积+磁通,窗口系数对初级匝数的影响所占比例比较小。而磁通取值的大小重点考虑每匝的周长,周长长的磁通可以取稍微大一些(也就是高个子铁芯),周长短的磁通取值就要小一些(矮个子铁芯),窗口系数和重量系数要按照计算功率的系数减半。比如说功率的窗口系数取值1.3,那么,初级匝数窗口系数取值最多1.15.功率算法每公斤取到180VA的话,初级匝数只能按照每公斤140W计算.
重量计算法的公式就比较简单了,按照重量X每公斤重量的功率=总功率。总功率开平方就是综合磁通。50系数/综合磁通=初级每V的匝数。
其他的公式我就不补充了,以前的帖子里面有,我自己搜索不到我自己太久远的帖子,哪位帮忙找一找。
这样下来,1000w牛,400W的初级匝数和导线长度就比较合理了。

要解释上面的理由,就涉及到电感量的计算了,这里我们先抛开阻抗的影响,只说电感量。
假设满足220V电压需求的铁芯感应表面积是不变的,而电感量要满足铁芯表面积覆盖率的需求,而这个覆盖率和导线的长度和表面积还有绕组间隙有关,粗一些的导线表面积要大一些,增加导线长度也能增加绕组的表面积,缩小绕组之间的间隙和缩小绕组于铁芯之间的间隙也是相同的效果。用细线绕就需要更多的圈数来实现规定的感应面积,粗线就可以减少一些导线长度来达到相同的效果。小功率铁芯需要更多的圈数和层数来实现扩大感应面积的效果,大功率铁芯因为有足够的表面积,需要的匝数和层数就要少得多。这个假设不一定正确,但是能合理的解释一些现象:在相同输出功率下矮个长磁路牛需要更多的匝数来实现和高个子短磁路牛相同的感应面积。同时因为个子矮,磁路长,磁漏大,损耗系数高,需要比高个子牛更多的感应面积来达到相同的性能。所以,同等直径的导线也要比高个子牛需求长度多一些。这个还有一个前提,就是铁芯材质本身是相同的。同时,因为距离也会对电感量造成影响,所以,不同的导线排列方法造成的结果也是不同的。
还有一个问题是我也想不通的,就是电感量的计算方法,如果用电感表来测量,小功率牛的电感量比大功率牛的电感量还要大!制作电感的时候,对导线直径是有要求的。
我本人把用电感表测量出来的电感量称呼为电感衰减量。而铁芯感应到的称呼为电感供应量。这种叫法可能不准确。但是这样理解可能更贴切一些。电流经过电感是一个衰减过程,到出口的时候,因为内阻和磁漏,一部分电流变成磁场和热量散发掉了,而导线的直径和长度对这个过程有很大作用,细线+更长的导线长度=更大的衰减量?
而电感供应量是不是和通过电流有关系?铁芯把通过电感的电流转化为磁场,电流越大,磁场强度也越大,铁芯吸收的也越多,为了防止铁芯磁饱和,就不能过多增加初级匝数来加大感应面积。
说到这里我本人也有些糊涂了,一句话,不可说!一说就错。我个人的学识还是太肤浅,还是实用技术至上把,研究原因只能让我走进死胡同,还请高人指点。这里实在呕心沥血,让我把下面想说的也忘记了。说到这里,已经严重偏离了我这个帖子想表明的一些东西,看来砖头的杀伤力还是无比巨大啊!郁闷。。。。。。。。。
600W和1000W的俯视图.JPG
1500W和1000w的俯视图,1500W是标准宽高设计.JPG
看看洞眼大小的区别.JPG
两头牛的重量差不多,但是参考功率相差是巨大的.JPG
注意看高度和匝数的区别.JPG

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 楼主| 发表于 2009-2-5 22:25 | 显示全部楼层
再来说一下初级和次级内阻的关系,其实,次级内阻这个说法并不是很合适。
先来说一下初级阻抗,众所周知,阻抗越大,电流通过能力越差。同时更多的电能消耗掉变成热能。所以,对于变压器供应级来说,这个值越小越好,但是在材质不变的情况下减小这个数值,只有两个办法,增粗线径和减少匝数,但是减少匝数就减少了电感量,使得初级需要通过更大的电流来满足需求。同时电压适应范围也大大降低,相当于减小压差,抬高了回路的电位,严重时就等于电压击穿绕组形成短路。所以只有不减少匝数增粗线径一途,使的变压器在大负载的时候初级能通过更大的电流。
   还有,用粗线的情况下还可以多绕圈数来增加电感量。而增加初级电感量的同时,次级电感量也相映的增加了,这个对次级来说是有好处的。有更大的感应面积,能提供更充沛的电能。很多人说,这样下来次级内阻也增加了。可是我本人并不赞同次级内阻这种说法,因为次级是吸收铁芯磁场转换成电能,电流的大小决定于吸收能力,这样就好理解了,相同粗细的导线,长度长的有更大的表面积,能吸收更多的磁能转化为电能。
而初级为供应方,就需要有足够的供应,才不会出现欠载,要实现这个目的,就需要能通过更大的电流,有更小的损耗。更大的电流就简单了,只要线够粗就可以,更小的损耗就涉及到很多方面,第一个就是电压利用率,也就是说220V电压经过初级以后,到达回路的电位,这个值是越小浪费的越少。第二个是励磁电流,这个值的大小取决于铁芯的材质和硅钢带的厚度,材质好的铁芯有更大的磁通密度,需要的励磁电流很小,反之亦然。硅钢带的厚薄决定了磁漩涡的形成,而磁漩涡的形成会加剧铁芯的损耗。第三个就是磁漏了,决定磁漏大小的有几个因素:卷绕工艺,卷绕越紧密磁漏越小,断带程度,磁路长短,叠厚也就是卷绕层数。还有一个就是绕组的覆盖率。
在铁芯不变的情况下,我们能做到的就是电压利用率和绕组覆盖率了。粗线有更大的表面积,多绕圈数又能增加表面积同时增加电感量,使铁芯的效率更高,同时也能有效的降低回路电位。还有一个好处就是能承受更高的电压,对电压畸变能起到很好的抑制作用。
这些参数的体现用空载电流来衡量就是一个最佳的办法。一般情况下每种铁芯都有一个最佳空载电流,一般是小点好,但是不能无限制的小下去。能满足输入电压就好。要不电感量过大,使得铁芯过载,效果就适得其反了。
用粗线同时增加初级匝数,这两个条件是的初级的窗口占用率成倍增加,很多时候窗口的空间就不够用了,这个时侯就涉及到互相挤占空间问题,那么,这个时侯是应该初级优先还是次级优先?我的答案是初级优先!原因嘛:很简单,没有充足的供应,就算需求再大,也是没有用处的。供应应该大于平均需求一点才好。还有一个好处就是,在次级过载的时候,初级还处于正常工作状态,使得次级能通过过载这种方式供应电能,而次级在大负载情况下从铁芯取磁的时候,初级因为供应不足使得铁芯没磁可取,发生次级欠载,就对设备的正常运行造成影响。
那么,次级作出让步以后是不是功率大幅缩水呢!答案是未必,第一是因为初级供应充足,次级可以通过过载这种方式来提供电能同时不会引起电压畸变。第二个呢,因为初级增加了圈数,次级在输出电压不变的情况下也增加了圈数,可以用更多的面积来取磁转换成电流,这也等于变相增加了电流。这点和初级正好相反,初级是能通过多少电流,次级是能生成多少电流,这个有着本质上的区别。所以,次级内阻这一说法并不是很恰当。
基于这个原因,我才有了初级次级不等载流量的设想。因为,我们按照3A的载流量来设计变压器本身就留下了足够的空间,因为,如果把铜线拉直,最少6A载流量。这个时侯,次级能通过的电流数并不是瓶颈,能转换过来多少电能才是最重要的。初级是消耗定额,次级是生产定额,初级是通过电感量把电能转换成磁能,也就是说,消耗掉电能转换成磁能。因为是电感量消耗,载流量就不可能按照6A设计,因为电感量的存在,电感量越大,电流越小,电流是减法,而次级的每一段导线(请注意这个词:每一段导线)都在吸收磁场生成电流,电感量越大,电流越大,是加法。并不是电流在导线的某一个点形成,然后通过整个次级来传输,如果真是这样,那么也就和初级一样,适合用损耗多少来计算了。
所以,我还是赞成窗口限制时,次级让位初级。初级次级不等载流量设计。
当然,我做过比较试验,也验证了我的这个想法。只是可惜,实验过程一个人操作,无法试验同时再拍照。没有图片上来,也算是一种遗憾了。
很多人找我绕牛,那头也不想舍,初级要粗壮,次级要雄伟,还要在高压下牛不叫,这就让我吐血,初级粗壮次级雄伟也可以,那我就少绕圈数来实现,这样窗口还勉强够用,但是高压牛不叫,就需要多绕圈数,初级圈数多了次级圈数也上来了,没有地方了!缩减初级线径我又不愿意,只好缩减次级了,但是次级是露在外面的,所以电话来了:你这牛载流量是怎么算的,怎么还能3A也不到,这也太差了吧?我无语。。。。。。。。箭猪牛的超级大洞已经让我绕成超级没洞了,对方还是觉得不合适,我不知道到那里能找到比我更用料疯狂的牛。原来的箭猪成品牛也是超级大洞。怎么拆了让我绕成超级没洞反而不如原来大洞的用料实在呢?难道填入洞眼的DD是我用水泥填充的?

晕啊!这个帖子也算我胡言乱语,大家想扔砖头就挑大个头的来砸把!千万不要用半砖,要砸就砸个彻底明白。要不扔过来一半,剩下的一半还在手里,让我头破了还搞不明白那就冤枉了。

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 楼主| 发表于 2009-2-5 22:26 | 显示全部楼层

在这里大约整理一下公式吧:
1:初级匝数计算。
铁心的叠厚X高=铁心截面积  叠厚是指环型铁心的单面的厚度。
铁心截面积X磁通=有效铁心截面积    磁通密度只按照铁心的材质和片厚来计算,0.23整带18000高斯以上铁心可以取到1.4-1.5,其他最高1.3,一般按照1.3取就很合适。断带无数0.35左右的片子取1.1.
50(系数)/有效铁心截面积=每伏匝数
每伏匝数*220V=初级总匝数    也可以根据实际市电电压上浮一些,比如,按照230V计算。
实际使用中,初级匝数和功率的关系不是很大,和铁心截面积有直接关系。功率和初级线径关系更大。
2:铁心功率计算,这个稍微复杂一些。
先算出铁心截面积。
再计算洞眼系数。 {洞眼直径-(叠厚*2)}/叠厚=洞眼系数 (正数或者负数)
磁通密度+洞眼系数=综合磁通
综合磁通*铁心截面积=有效铁心截面积
有效铁心截面积X有效铁心截面积=功率VA
3.初级线径的计算。
功率VA/初级电压220V或230V=初级电流A
初级电流/载流量3A或者2.5A=漆包线截面积
(漆包线截面积/0.8)再开平方=漆包线直径   因为漆包线是圆形的,实际面积大约是正方形的0.798.所以要带入这个系数。
   
      其实每种铁心厂家都给参数的,按照厂家的参数设计是最合理的,但是我们DIY大部分得到的是拆机二手铁心,自己又没有检测设备,只能按照经验来估计铁心的好坏。片厚和断带数还有铁心材质只能靠目测。而这些参数很重要,每天都有很多人让我帮忙做小学算术题,但是我给出的计算结果往往和实际有偏差。因为铁心不在我手里,就算在我手里,每个新铁心也需要先绕制,初级绕制差不多以后再调整匝数,来达到一个合理的参数,根据这个参数再反过来评估铁心的好坏。
其实边绕边调整是最好的做法,根据我自己的经验,我们有条件做的测试也就是测试空载电流最方便,初级最佳空载电流1500W牛在30-35MA左右,1000W的25-30MA左右,800W的在20-25MA左右,500W的在20MA左右,300W在15MA左右,100W以内的在10MA以内。太大了或者太小了都不好。

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青铜剑侠 当前离线

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谢谢楼主! 进来学习的

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看了一楼的内容,沙发 板凳,连地板也没了

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老郑又开讲了,都是经验之谈,顶你.

打字累呀,很PF你打字的水平.

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 楼主| 发表于 2009-2-5 22:50 | 显示全部楼层
这个帖子语言组织有些乱,主要是脑袋里面的想法很难用恰当的语言组织出来。同时前后的连贯性也有问题,实在没有精力仔细编辑了,凑合着看吧!

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很好的经验,学习学习。

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哇!明白了,真及时。

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偶如果需要牛,就找LZ了!

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写得不错,算是看明白了,支持

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改天我要找你给我绕个参考级别的牛。

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老郑是搞环牛的,老耿是搞E牛的,两位大农场主一个养奶牛,一个养黄牛,想喝牛奶的,想吃牛肉的,各持所需,想想也是坛子里一大幸事,在牛的层面可谓中流砥柱【计算,取值,分析等等比书本上的还要详细,而且从不保留技术,赞一个
对老郑的很多说法很赞成,初级最重要,次级其次,初级的载流量不够就会严重发热,严重的就会烧毁,磁路长过饱和能力能强些,磁路短电流更能迅猛些
老郑绕的牛可以看的出是下工本的,绝对是拿心思去做的【不糊弄人】
对于砖头就连会长,老郑这样的精钢不坏之身也难以招架,看来威力惊人啊
技术层面探讨有好处,可以学习知识,互相进步,但不要紧咬小字眼,这样的话就会使技术变得有酸味
对老郑赞一个,性情中人,想说就说

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 楼主| 发表于 2009-2-5 23:58 | 显示全部楼层
原帖由 兄妹小江 于 2009-2-5 23:55 发表
老郑是搞环牛的,老耿是搞E牛的,两位大农场主一个养奶牛,一个养黄牛,想喝牛奶的,想吃牛肉的,各持所需,想想也是坛子里一大幸事,在牛的层面可谓中流砥柱【计算,取值,分析等等比书本上的还要详细,而且从 ...

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本菜认为环牛外观尺寸和初次级内阻还有电感量三者之间的关系互相牵制,折中到最平衡为好。也可根据实际需求,突出某方面。
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