電源變壓器簡易設(shè)計(一)

    電源變壓器是低頻變壓器. 本文介紹的方法適合50Hz一千瓦以下普通交流變壓器的設(shè)計.                          
    (1) 電源變壓器的鐵心. 它一般采用硅鋼片. 硅鋼片越薄, 功率損耗越小, 效果越好. 整個鐵心是有許多硅鋼片疊成的, 每片之間要絕緣. 買來的硅鋼片, 表面有一層不導(dǎo)電的氧化膜, 有足夠的絕緣能力. 國產(chǎn)小功率變壓器常用標(biāo)準(zhǔn)鐵心片規(guī)格見后續(xù)文章.     (2) 電源變壓器的簡易設(shè)計. 設(shè)計一個電源變壓器, 主要是根據(jù)電功率選擇變壓器鐵心的截面積, 計算初次級各線圈的圈數(shù)等. 所謂鐵心截面積S是指硅鋼片中間舌的標(biāo)準(zhǔn)尺寸a和疊加起來的總厚度b的乘積.                        
    如果電源變壓器的初級電壓是U1, 次級有n個組, 各組電壓分別是U21, U22, ┅, U2n, 各組電流分別是I21, I22, ┅,I2n, ...計算步驟如下
    第一步, 計算次級的功率P2. 次級功率等于次級各組功率的和,也就是
     P2 = U21I21 + U22I22 + ┅ + U2nI2n.
    第二步, 計算變壓器的功率P. 算出P2后. 考慮到變壓器的效率是η, 那么初級功率P1 = P2η, η一般在0.8~0.9之間. 變壓器的功率等于初, 次級功率之和的一半, 也就是
        P = ( P1 + P2 )  2                          
    第三步, 查鐵心截面積S. 根據(jù)變壓器功率, 由式(2.1)計算出鐵心截面積S, 并且從國產(chǎn)小功率變壓器常用的標(biāo)準(zhǔn)鐵心片規(guī)格表中選擇鐵心片規(guī)格和疊厚.  
    第四步, 確定每伏圈數(shù)N. 根據(jù)鐵心截面積S和鐵心的磁通密度B,由式(2.2)得到初級線圈的每伏圈數(shù)N. 鐵心的B值可以這樣選取 質(zhì)量優(yōu)良的硅鋼片, 取11000高斯; 一般硅鋼片, 取10000高斯; 鐵片, 取7000高斯. 考率到導(dǎo)線電阻的壓降, 次級線圈每伏圈數(shù)N'應(yīng)該比N增加5%~10%, 也就是N'在1.05N~1.1N之間選取.
    第五步, 初, 次級線圈的計算. 初級線圈N1 = NU1. 次級線圈N21= N'U21, N22 = N'U22, ┅, N2n = N'U2n.
    第六步, 查導(dǎo)線直徑. 根據(jù)各線圈的電流大小和選定的電流密度,由式(2.3)可以得到各組線圈的導(dǎo)線直徑. 一般電源變壓器的電流密度可以選用3安毫米.                  
    第七步, 校核. 根據(jù)計算結(jié)果, 算出線圈每層圈數(shù)和層數(shù), 再算出線圈的大小, 看看窗口是否放得下. 如果放不下, 可以加大一號鐵心,如果太空, 可以減小一號鐵心. 采用國家標(biāo)準(zhǔn)GEI鐵心, 而且舌寬a和疊厚b的比在11~11.7之間, 線圈是放得下的.
各參數(shù)的計算公式如下                    
    ln(S) = 0.498  ln(P) + 0.228┅ (2.1)                
    ln(N) = -0.494  ln(P) - 0.317  ln(B) + 6.439┅ (2.2)                
    ln(D) = 0.503  ln(I) - 0.221┅ (2.3)                
    變量說明  P 變壓器的功率.          單位 瓦(W)    
             B 硅鋼片的工作磁通密度.   單位 高斯(Gs)
             S 鐵心的截面積.          單位 平方厘米(cm
             N 線圈的每伏圈數(shù).        單位 圈每伏(NV)
             I 使用電流.             單位 安(A)
             D 導(dǎo)線直徑.             單位 毫米(mm)