[讨论]环型变压器的设计制作和测试

zheng1 · 发表于 2006-5-8 03:04

我的经验，大家关心的问题不外乎以下三点：


<

>1） 当拿到一个环型铁心，如何估计可绕出的环牛的功率；


<

>2） 每V的匝数究竟如何计算最合理；


<

>3） 所用的漆包线每平方的电流密度究竟该取多少？


<

>我根据最近的学习的体会，再结合从有关的材料中查到的一些数据，并根据自己的实践，谈谈对上述三个问题的看法，供大家参考。


<

>一、 根据变压器的铁心如何计算或估计功率


<

>1）如要精确计算，请看变压器设计手册给出的计算公式C

C=(STSCK<v:shapetype> <v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f></v:formulas><v:path connecttype="rect" gradientshapeok="t" extrusionok="f"></v:path><LOCK aspectratio="t" v:ext="edit"></LOCK></v:shapetype><v:shape><v:imagedata></v:imagedata></v:shape>4.44fKTKCKj2B)/[(1+<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>j1) <v:shape><v:imagedata></v:imagedata></v:shape>102]。


<

>此公式对所有各类变压器铁心全适用。我这里只给出环型变压器的有关数据。


<

>其中：


PC为变压器的尺寸功率，


CP为变压器的电磁功率和尺寸功率的系数；


ST为铁心的截面积，


SCK为变压器的窗口截面积。


f为频率，


KT为铁心填充系数，当用A级（无断点的整卷硅钢带）环型铁心时可取0.95，当用B级（有断点）时可从0.9—0.93取值；


KCK为窗口填充系数—纯导线所占窗口面积与窗口截面积之比；


j1、j2分别为初级和次级绕组电流密度；


B为铁心的磁通密度。该手册上对环型铁心取16000T


<v:shape><v:imagedata></v:imagedata></v:shape>为内绕组与外绕组的电流密度比<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>。


由于该公式用的参数太多，且有的参数的计算又给出了相应的计算公式，所以若对参数进行估计，若有误差将使计算的结果差距很大，因此本公式适用于工厂在进行设计时用仪器对所用参数进行测量后使用。这个公式对发烧友业余制作并不太适用。


2）若所用的铁心对功率的估计精度要求不高，也可用变压器设计手册给出的近似公式：


P=ST<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>SCK


其中P表示功率


ST即铁心的截面积


ST=[

ygh · 发表于 2006-5-8 22:00

好帖!!!![em03][em03][em03]

webhy · 发表于 2006-5-8 20:22

回zheng1兄，不是为了实现大电流，原牛是AVEL的双120V，没时间出去找漆包线就用拆下来的线绕了，主要是想试验一下zheng1兄您介绍的超线性绕法，和我另外一个AVEL的牛对比一下，顺便练练绕牛的方法，没想到要紧密排绕可真不容易啊，还要和zheng1兄多多学习。

zheng1 · 发表于 2006-5-8 19:27

<

>引用webhy
<

>我最近在重绕一环牛，用的是zheng1兄介绍的超线性绕法，感觉绕牛好痛苦啊，初级是双线并绕已经感觉很累了，还没绕完，次级想四线并绕岂不是更痛苦？zheng1兄有何好方法可介绍介绍，另外双线并绕时有一两处外圈没注意叠绕了，有关系吗？
<

>初级双线并饶是来实现大电流的吧？要是实现电压就最好用单线了。
<

>回残刀：请看我的另外一贴。环形变压器的计算公式。

漓江船夫 · 发表于 2006-5-8 19:19

<

>恭喜恭喜
<

>郑兄终于修成正果。。。。。。

殘刀 · 发表于 2006-5-8 18:31

<

>郑兄此帖解开困扰了我好长时间的一个问题就是小功率铁芯做大功率~
<

>谢谢~
<

>[em23][em23]
<

>不过有些公式看不到比如每匝伏数 
<

>另建议总结出各种铁芯(以断点多少归类)的每项计算公式以使大家直接套用即可~

dongyu219 · 发表于 2006-5-8 11:43

<

>好帖!!!
<

>对于我这样的菜鸟真是太有用了希望把方牛的也发出来分享一下..

VLTAVA · 发表于 2006-5-8 11:22

<

>好料!
<

> 我一直在找的而又一直没找到的东东,每每龠起一个变压器就想知道它的功率。方的知道环的不知道现在好了......。

ary · 发表于 2006-5-8 11:06

精帖！！！

风中的歌 · 发表于 2006-5-8 10:58

<

>佩服zheng1兄的钻研精神~~~[em23][em23]

DarkHorse · 发表于 2006-5-8 10:39

好贴！跟老兄学习学习！

webhy · 发表于 2006-5-8 10:23

我最近在重绕一环牛，用的是zheng1兄介绍的超线性绕法，感觉绕牛好痛苦啊，初级是双线并绕已经感觉很累了，还没绕完，次级想四线并绕岂不是更痛苦？zheng1兄有何好方法可介绍介绍，另外双线并绕时有一两处外圈没注意叠绕了，有关系吗？

tepjeny · 发表于 2006-5-8 10:16

我也有,我也试一下.

sdpsc · 发表于 2006-5-8 08:58

刚好有个环牛铁芯，拿公式来试验一下

zheng1 · 发表于 2006-5-8 03:05

我在满负载测试了一个小时,发现取每平方3.3A并不发热，后来试着把三个开关都打开，此时次级的负载电阻为23欧，次级电压99V，比负载320W时又降了两伏，此时的负载功率已是430W，观察了15分钟，变压器的表面温度又上了5度然后温度没有在变化。当然应该用冷态的电阻和满功率负载稳定后的电阻的变化率计算一下平均温度，但当时没有考虑。 
<

> 还有一点想说明的是由于每伏的匝数较少，且由于铁心的截面积不大，所以每匝的长度也小，因此次级的直流电阻才0.43欧，初级为4.4欧。
<

> 当天我还测试了定做的一个320W环牛，该牛的外径10.7CM内径2.5CM，次级两个26V绕组.设计电流为6.15A，用卡尺测的线径是1.4MM，查对应的型号知铜心截面积为1.431平方，显然是按每平方4.3A计算的。初级直流电阻5.12欧次级0.34欧。当接入238V的市电，测的空载电流才4MA，次级电压56.8V。后给次级接入9欧的负载，次级电压下跌为52V，电压调整率为百分之八点五，显然比我绕的差了点。此时的负载功率为300VA，但环牛不震动，当测试一个小时后用手摸变压器，微微有点热。我用的负载很简单，是从3000VA的电炉丝上量出了9欧的一段接上去的。
<

> 总的感觉是由于环牛的匝数少，所以比E牛的初、次级的直流电阻要小的多，因此即使取到每平方3.5A，其内阻也不会太大，变压器也太不会发热。当然如果窗口允许的话，增加每V的匝数，用较粗的线饶制，从给出的公式可以看出，变压器的容量还会增加，且抗过载的能力更强。内阻小了各项指标都会提高，使用的效果定会更好。

zheng1 · 发表于 2006-5-8 03:05

<

0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18.05pt; mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 9.0pt?>二、每V匝数的计算


<

0cm 0pt; TEXT-INDENT: mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 9.0pt? 18pt;>在许多的电工书籍上都给出了每V匝数的计算公式：


<

0cm 0pt; TEXT-INDENT: mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 9.0pt? 18pt;>N0=<v:shapetype> <v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f></v:formulas><v:path connecttype="rect" gradientshapeok="t" extrusionok="f"></v:path><LOCK aspectratio="t" v:ext="edit"></LOCK></v:shapetype><v:shape><v:imagedata></v:imagedata></v:shape> 当频率F=50HZ时上式可简化为N0=<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>。其中B为铁心的磁通密度，N0为每V匝数，SC为铁心截面积。


<

0cm 0pt; TEXT-INDENT: mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 9.0pt? 18pt;>大家常用的经验公式N0=<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>、N0=<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>、N0=<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>就是用这个公式计算出来的。第一个是B=8000T的近似值，后两个分别是B=9000T、B=10000T时计算出的值。


<

0cm 0pt; TEXT-INDENT: mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 9.0pt? 18pt;>我们现在计算环型变压器的每V匝数，如果仍用经验公式，显然有点太保守。因为现在的变压器铁心的磁通密度一般都在14000T或14000T以上。我曾咨询过相关的专家，他们的答复是若为A级铁心都在16000T以上，若为B级铁心，如果断头在十个以内的冷扎硅钢带卷饶的铁心（用1—3米的硅钢带卷饶而成）也在14000T以上。


<

0cm 0pt; TEXT-INDENT: mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 9.0pt? 18pt;>我们自己绕制环牛，可以认真地观察铁心的质量，若为整卷硅钢带（无接口）可取B=16000T，若有为数不多的接口，且铁心的绕制很紧密，这类铁心若不细看几乎看不出接口，取B=14000T完全可以。这样的到的每V匝数比用经验公式算出的要小许多。因此铜损和内阻都能适当减少。所以建议大家要根据具体的铁心质量用公式计算。


<

0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18.05pt; mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 9.0pt?>三）漆包线每平方电流密度的取值


<

0cm 0pt; TEXT-INDENT: mso-char-indent-count: 2.0; mso-char-indent-size: 9.0pt? 18pt;>漆包线每平方电流密度的取值取决于变压器的使用方式。若变压器是满功率长时间使用，每平方的电流密度可设计为2A，若使用时间为<FONT face

zysblm · 发表于 2006-5-9 10:05

[em17][em17][em17][em17][em17][em17][em17][em17][em22][em22][em22][em22][em23][em23][em23][em23][em23][em23]

工仔 · 发表于 2006-5-9 04:21

好！

hohoho · 发表于 2006-5-23 15:27

不太喜欢环牛，对EI牛情有毒忠，呵呵

zheng1 · 发表于 2008-6-26 22:00

06年做的试验，现在看起来又是一种感觉。

[心得经验] [讨论]环型变压器的设计制作和测试

郑兄EI牛的功力怎么样？有空拿个EI铁心请帮忙绕个

论坛贵宾

乐于助人

元老级

优秀设计