变压器铁芯工作特性的简单分析(公式见14楼)

qxm0220 · 发表于 2011-11-14 14:03

252楼测试图表出现的拐点是电流表由200MA档更换20安档造成的，不是我的错呀
k62n25 发表于 2011-11-14 11:33

　　那是电表的错哦

qxm0220 · 发表于 2011-11-14 14:34

回复 256# k62n25

　　k62n25兄：图中的Ui/U是当前电压与电源电压的比值，通常电源电压取220V，关于具体的公式兄台可见155楼http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... page%3D1&page=8

k62n25 · 发表于 2011-11-14 14:43

请问qxm0220 兄，在分析栏中的第四例UI/U和第五例B(Gs)是什么意思，计算公式是什么？多谢啦！

k62n25 · 发表于 2011-11-14 15:49

本帖最后由 k62n25 于 2011-11-14 15:54 编辑

谢谢！这是一个很好的贴，建议加精，对同样的变压器，它的磁密差距很大，对于充分发挥变压器的性能具有很强的操作性，方法科学、准确、易懂。
也就是说，一个500W的变压器通过测试它的实际功率可能达到600W或700W，也可能磁密太差只有300W或400W.已知到的发热严重的变压器（迢载除外）
就是与磁密和匝数有关系。还有一部分认为是很好的牛也不叫。其实这里面有两种情况，一是大头拉小车，二是牛的功率、磁密、匝数比等各参数发挥的很好。
个人看法、不对纠正。qxm0220 兄辛苦啦.建议就变压器的功率计算和使用线径再详细介绍一下。

qxm0220 · 发表于 2011-11-14 16:01

回复 255# 孤独荆轲

　　本人一家之言。
　　EI形变压与环形变压器各有优缺点，就制造来说，EI形变压器生产率要高得多，成本也就比环形变压器低了，而环形变压器也有许多EI形变压器所没有的优点（劣质环形变压器不在此例）。就铁芯而言，EI形变压器铁芯是有气隙的，而环形变压器铁芯通常是用整条硅钢带绕制而成是无气隙的，这就导致这两种变压器有很大差别。下面引用本人在148楼的论述。
　　作为电源变压器，为了充分利用铁芯的性能、减小变压器的内阻及体积、重量，一般让铁芯工作于线性区与饱和区之间，铁芯工作点高低的取舍的利弊见本人1楼论述。
　　铁芯的线性区与饱和区并没有一个明确的界线，通常性能好的铁芯（最高磁感应强度和工作磁感应强度较高）往往线性区与饱和区的转折较为明显（际实上也并不都是这样，不同的磁性材料其特性曲线差别是十分巨大的），俗称特性曲较硬，而性能较差的铁芯除最高磁感应强度和工作磁感应强度较低外，其线性区和饱和区的转折不如高性能铁芯那样明显，特性曲线较软。影响特性曲线软硬的除了铁芯材料本身的性质外还有一个相当重要而又很常见的因素就是铁芯中气隙的存在。当铁芯存在气隙时，铁芯的最高磁感应强度降低，并且铁芯特性曲线变软，线性区与饱和区的转折变得不明显。EI型铁芯和环形铁芯中存在断头时就是这种情况。
　　气隙的存在使铁芯的μ（铁芯磁导率）降低，其后果就是导致磁感应强度变小，但另一方面也使铁芯的线性区域变大、线性改善，同时还有利于提高铁芯的抗饱和能力和变压器的耐过压能力。铁芯的线性区变大、线性改善这一点对音频变压器十分重要，而提高变压器铁芯的抗饱和能力和耐过压能力对于电源变压器是有利的。坛子中许多人对环形变压器铁芯断头问题的争论或源于此！而EI形变压器做功放电源好还是环形变压器做电源好的争论也源于此。
　　由此可见铁芯中存在气隙有弊也有利，就看你如何取舍了。一些铁芯中有直流磁通的音频变压器则必须留有一定气隙，否则放大器不能正常工作。EI形变压器抗直流能力好于环形变压器也源于此。至于做功放的电源变压器是EI形好还是环形好，本人不知道，也许各有各的好吧。

qxm0220 · 发表于 2011-11-14 21:13

回复 253# xsjdngs

　　兄台这个变压器铁芯性能非常好，也是本贴中最好的一个，根据兄台测出的数据，可画出这个铁芯的特性曲线，如下图。
　　未标题-1.jpg

　　从所测得的数据推算，若初级绕265匝，则220V时空载电流约为33mA，当电源电压升高到237V时，空载电流为66mA。若铁芯面积按17平方厘米计，这个铁芯的最大磁通密度约为21200Gs——极品铁芯，当电源电压220V时工作磁通密度约为18700Gs，当电源电压为237V时，磁通密度约为20200Gs，这个值已接近最大磁通密度了。上述数据均为推算值，推算匝数可能比实际匝数多一些，我不知道原初级的匝数是多少。因这个铁芯特性曲线很硬，所以过压能力差一些（特性曲线硬的铁芯通常都这样），兄台可用其原来的初级再测一下220V时的空载电流即可知道原设计铁芯的工作点了。顺便说明一下，兄台这个变压器初级肯定是好的不存在初级短路的问题，不然你是无法测得上述数据的。

孤独荆轲 · 发表于 2011-11-15 16:47

回复 266# qxm0220

感谢你的详细解释，胜读十年啊。我还有一问，能否解答：为何环形变压器抗直流差呢？据说有直流成分容易饱和。是不是因为环牛很小的电流就可以磁饱和，所以有一点直流就相当于把换牛的线性部分的下部分占据了？而E牛因为效率低，所以线性部分很长而不易饱和？

xsjdngs · 发表于 2011-11-15 21:16

回复266楼，首先再次感谢楼主 qxm0220老兄，对我的太阳花带初级的环牛芯，进行的非常细致的分析，有了你的正确判断，我这才敢在初级加电，这次借机想你回报一下我加电测试的过程：
  （1）当初级线圈的接法接为220伏时，初级串联一个20欧5瓦的线绕电阻，然后再接好1kVA的调压器，首先通过调压器加电220伏于初级线圈，用上海第四电表厂产的MF35型万用表2.5伏交流档测得20欧电阻两端的电压为0.4伏，此时得出对应的静态电流是20毫安；
同样方法在上述初级线圈接法不变的情况下加电243伏时，测得的电压是0.525伏，得出的对应的静态电流是26毫安；
  （2）当初级线圈的接法为240伏时，同样用上述的方法测得
输入电压调为223伏，测电阻两端的电压为0.325伏，对应的静态电流是16.3毫安；
输入电压调为243伏，测电阻两端的电压为0.38伏，对应的静态电流是19毫安；
  （3）当输入电压调为253伏，初级线圈接法接为240伏时，用MF35型万用表 250毫安档直接串入初级线圈，测得的静态电流是22.5毫安；
  （4）当输入电压调为263伏，初级线圈接法接为240伏时，用MF35型万用表 250毫安档直接串入初级线圈，测得的静态电流是25毫安。
上述测法，及我用的仪表是否测得的数据误差较大，请指正，总之我想，根据你给出的分析，综合我今天测得的静态电流，虽然不是太准确，但是就像你的观点这牛芯还是不错的，辛苦你了，谢谢了。

另外，既然这牛芯还可以，我想把它充分利用一下，我的打算是把它用在我的仿PASS XA60.5的甲类平衡功放上面做电源牛用，初级就用这牛的0-240 伏线圈（我这里市电在230伏以上，有时能到250伏），次级输出想设计为4组20伏，每组的输出电流为10安，（想用标称直径为2毫米的线）；还有2组12伏1A的绕组（做喇叭保护及散热风扇用）。你看我这打算，还要麻烦你，确定一下，相对这牛芯，能承担起来吗？渴望你在百忙之中回复好吗？

qxm0220 · 发表于 2011-11-15 21:35

回复 267# 孤独荆轲

　　根据电磁学公式B=μH，式中B为铁芯的磁感应强度（也叫磁通密度），H为磁场强度，μ为铁芯的磁导率，由电磁学知识我们知道H与线圈的匝数及其中的电流的乘积成正比，所以在H一定时，μ越大，产生的B也就越大。μ与铁芯的材料有关，通常性能好的硅钢片μ值大，此外μ值大小还与铁芯是否有气隙有关（若铁芯有气隙，这里的μ值应该理解为等效磁导率），铁芯的气隙越大，则μ减小得越多，也就是相同的H，产生的B就越小，铁芯就越不容易饱和。环形变压变压因为没有气隙（有多个断头的环形铁芯性能与普通的EI形铁芯相似），所以铁芯的μ值比EI形铁芯高（若两种铁芯材料相同），也就意味着很小的H就能产生较大B，即变压器容易饱和。因为变压器的绕组对直流电流没有感抗且电阻很小，所以很小的直流电压就可产生很大的电流从而使变压器铁芯饱和，特别是环形变压器。至于兄台所问的“是不是因为环牛很小的电流就可以磁饱和，所以有一点直流就相当于把换牛的线性部分的下部分占据了”若你研究过磁带录音机的磁头偏磁工作原理，这个问题就很容易理解了，这两种情况十分相似的。

孤独荆轲 · 发表于 2011-11-15 21:55

回复 269# qxm0220

谢谢。你这么一说，我对环牛E牛有了清晰的认识了，如此说来，E牛和环牛二者之间并没有太大差别。录音机的偏磁我很熟悉，低档的录音机就是用一块磁铁来消音的，高档的是通高频交流电的磁头来消磁。知道了原理，下一步就是滤除交流220V中的直流分量，可惜滤除交流分量容易，滤直流难啊。

qxm0220 · 发表于 2011-11-15 22:03

本帖最后由 qxm0220 于 2011-11-16 12:46 编辑

回复266楼，首先再次感谢楼主 qxm0220老兄，对我的太阳花带初级的环牛芯，进行的非常细致的分析，有了你的 ...
xsjdngs 发表于 2011-11-15 21:16

　　兄台测得的空载电流还是比较小的，与实验推算值有一定出入，原因可能有2：一是因为实验时线圈绕得较松，所以测试与实际情况有些不同导致测算的匝数偏多一些，实际的变压器绕组是绕得很紧的；二是因这这个铁芯特性很硬，为防止铁芯饱和、提高变压器的过压能力等，厂家将工作点选择得较保守（工作磁密约16000Gs），这个变压器性能十分优秀，不但铁芯性能优异，厂家在绕组上用料也很足，绝无偷工减料，国产变压器真是要汗颜了。这个变压器初级若240V接入应该说是十分保险的了，只是2mm直径的线吃10A电流好像不太够。不过从兄台实测数据看，这个变压器初级接220V抽头工作在240V时也没有什么问题，这样可以减小电压调整率，有效发挥铁芯的优越性能，变压器的初级原来的设计较为保守。

k62n25 · 发表于 2011-11-21 11:35

本帖最后由 k62n25 于 2011-11-21 11:54 编辑

报告环牛（251楼）实测情况：铁芯13CM2，初级620匝、线径0.67MM、次级64V（空载）、线径1.4MM
通电加载次级5A60V=300W.初级量得320W.自身热耗20W.加载一小时温度（室内23度）40度。就是这个样子了，没再加重负载。多谢楼主的指导。

gsq123321 · 发表于 2012-1-9 00:20

好贴。学习了。

whcxkb · 发表于 2012-1-10 13:16

还得好好学习一下。

gxcw · 发表于 2012-1-13 21:09

请教楼主（一楼所说：下面给出一个例子：这个例子铁芯绕线68匝，从图中可看出当电流大于125-150mA时曲线开始拐弯进入饱和区域，作为电源变压器，铁芯工作点可取在175mA，此时电压为25.3伏，因此若电源电压为220伏，则初级匝数为591匝，空载电流为20.13mA，当电源电压升到240伏时，这个变压器空载电流将变为30mA左右。）当电源电压升到240伏时，这个变压器空载电流将变为30mA左右，请问这个30mA是怎么得到的？有公式吗？

gxcw · 发表于 2012-1-13 21:11

期待楼主回复！多谢了！

gxcw · 发表于 2012-1-15 13:41

补充计算公式如下，权当狗尾续貂。

U=25.3V,N1=68T,I1=175MA

220V的圈数：220V X 68/25.3=591T

22 ...
bigzhb2 发表于 2010-1-12 19:49

请教一下，240V时的空载电流是怎么知道的？

gxcw · 发表于 2012-1-15 13:42

“220V的空载电流：175 X68/591=20.1MA.”根据安匝数不变得出（n1*i1=n2*i2）？？？
zjw631114 发表于 2010-1-12 19:59

请教一下，240V时的空载电流是怎么知道的？

zjw631114 · 发表于 2012-1-15 14:15

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

gxcw · 发表于 2012-1-15 15:34

他是按“初级绕组的电感量”与“初级绕组的匝数的平方”成正比关系推算的！！！
zjw631114 发表于 2012-1-15 14:15

麻烦说的详细一点好吗？有公式吗？