|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
无线电电子与电气工程百科全书 电源网络变压器的计算。 无线电电子电气工程百科全书
在已经成为“经典”的线性电源中，主要元件是电源变压器，通常是降压变压器，它将电源电压降低到所需的水平。 如何正确计算它（选择磁路、计算绕组线的直径、绕组的匝数等）将在本文中讨论。 如何选择磁路 根据设计，网络变压器的磁路分为铠装磁路、棒状磁路和环形磁路，根据制造技术分为片状磁路（图 1）和带状磁路（图 2）。 上图。 1 和 2 磁路如下所示：a) - 铠装，b) - 杆，c) - 环形。
在小功率（00W以下）和中功率（1000W以下）的变压器中，更常使用带式磁路[1]。 而在带磁芯中，最适用的是磁芯磁路。 例如，与装甲相比，它们具有许多优势 [2]：
但是，棒状磁路也有缺点：
在环形变压器中，几乎全部磁通量都通过磁路，因此其漏感极小，但制造绕组的复杂性非常高。 基于上述，我们选择棒带磁路[3]。 类似的磁路由以下类型制成： PL 棒带； PLV——最小质量的棒带； PLM——减少铜消耗的棒带； PLR——成本最低的棒带。 上图。 图3示出了磁路的总体尺寸的代号：A——宽度； H——高度； a是杆的厚度； b——胶带宽度； c——窗口宽度； h——窗口高度； h1——轭高度。
棒磁路有一个缩写名称，例如PL8x 12,5x16，其中PL是U形带，8是棒的厚度，12,5是带的宽度，16是窗口的高度。 PL和PLR的磁芯尺寸在表中给出。 1 和 2。
在磁路上放置线圈的选项 通过变压器的主要参数之一——漏感来比较线圈在磁路杆上的位置的不同选择，我们通过[2]中的公式计算漏感
其中 μ0 = 4π 10-7 H/m 是磁常数； w,——初级绕组的匝数； vsr.ob——绕组线圈的平均长度，cm； b——缠绕厚度，cm； h为绕组高度，cm，该公式是在绕组为圆柱形、不分段、同心排列的情况下得到的。 所有选项的绕组连接图如图 4 所示。 XNUMX.
我们将对具有 10 个初级绕组和 12,5 个次级绕组的磁路 PLx40x4x1 的变压器进行比较计算。 为了使所有计算选项处于相同的条件下，我们取绕组的厚度b = c/1000，初级绕组的匝数wXNUMX = XNUMX。
考虑第一种选择，即初级和次级绕组位于同一杆上（图 4，a）。 线圈图如图所示。 5、首先计算绕线匝数的平均长度
然后是第一种选择的线圈的漏感
在第二个版本中，初级和次级绕组被分成两个相等的部分，放置在两个杆上（图 4，b）。 每个线圈由半绕组W1和半绕组w2组成。 线圈图如图所示。 6. 计算一个线圈的漏感 (W1 = 500)，然后将结果加倍，因为线圈相同：
第三个版本中的两个初级绕组位于不同杆上的两个线圈中，每个线圈包含 1000 匝。 两个初级绕组并联连接。 次级绕组也放置在不同杆上的两个线圈中，可能有两种情况：两个满匝数的半绕组，并联（图4，c），或者将次级绕组分成两半- 匝数一半的绕组串联连接（图 4d）。 线圈图如图所示。 6. 在此选项中，漏感与第二个选项中的相同：LS3 = LS2 = 2,13 mH。 应该记住，在第二和第三种选择中，初级绕组和次级绕组以及半绕组必须按照它们在磁路中产生的磁通量具有相同的方向来连接。 换句话说，磁通量必须相加，而不是相减。 上图。 图7中，a表示错误连接，图7中a表示错误连接。 XNUMXb 是正确的。
需要遵守连接绕组和半绕组的规则是第二和第三种选择的缺点。 此外，在第三种变型中，来自初级绕组的总磁通量是其他变型中的两倍，这可能导致磁路饱和，从而导致正弦电压波形失真。 因此，在实践中应谨慎使用第三种选项来接通绕组。 在第四种版本中，初级绕组完全位于磁路的一个磁芯上，次级绕组位于另一个磁芯上（图4，e）。 线圈图如图所示。 8. 由于绕组不是同心布置的，为了计算漏感，我们使用[2]中的公式：
式中b\u4d c/2——绕组厚度，cm； Rvn\u2d wob / (2π)——绕组外半径，cm； vob \u2d 6,5a + 1,04b + 4πb - 绕组匝外长，cm.计算匝外长和绕组外半径：\u88,2d XNUMX cm； Rin = XNUMX cm，将计算值代入漏感计算公式，得到LSXNUMX = XNUMX mH。 除了所考虑的四种之外，对于绕组在磁路的杆上的位置还有许多其他选择，但是，在所有其他情况下，漏感大于第二和第三种选择。 分析得到的结果，我们可以得出以下结论：
因此，在小功率变压器的制造中，应选择第二种方案所考虑的连接方案和绕组布置。 如果需要更高的输出电压，则次级半绕组可以串联连接；如果需要更高的输出电流，则可以并联连接。 磁路材料简介 到目前为止，我们还没有考虑实际变压器中的损耗，这些损耗由磁路中的损耗组成 - 涡流和磁化反转（磁滞）：在计算中，它们被视为钢 Rst 中的功率损耗，和绕组损耗 - 作为铜 Rm 中的功率损耗。 因此，变压器的总功率损耗为： P∑ = Рst + Рm = Рv.t + Рg + Рm, 其中Рв.т——涡流损耗功率； Рг - 滞后的功率损耗。 为了减少它们，对钢进行热处理——去除碳，并且合金化——添加硅、铝、铜和其他元素。 所有这些都增加了磁导率，降低了矫顽力，从而降低了磁滞损耗。 此外，对钢进行冷轧或热轧以获得所需的组织（轧制织构）。 根据合金元素含量、组织状态、磁性能的不同，钢种用四位数字标记，例如3412。 第一个数字表示电工钢的组织状态和轧制等级： 1——热轧各向同性； 2——冷轧各向同性； 3 - 冷轧各向异性，具有肋状纹理。 第二位数字为硅含量百分比：0——合金元素总质量不大于0,5%的非合金钢； 1——总质量大于0,5但不大于0,8%的合金； 2 - 0,8...1,8%; 3 - 1,8 ... 2,8%； 4 - 2,8...3,8%; 5 - 3,8...4,8%。 第三位数字是根据主要归一化特性（比损耗和磁感应强度）进行分组： 0 - 频率为 1,7 Hz (Pij/so) 时磁感应强度为 50 T 时的比损耗； 1 - 频率为 1,5 Hz 时磁感应强度为 50 T 时的损耗 (P1,5 / 50)； 2 - 频率为 1 Hz (P400/1) 时感应 400 T； 6 - 弱磁场中的感应强度为 0,4 A/m (B0,4)； 7 - 在强度为 10 A/m (B10) 或 5 A/m (B5) 的介质磁场中感应。 前三位数字表示电工钢的类型。 第四位是钢种的编号。 家用电器变压器的磁路由冷轧纹理钢牌号 3411-3415 [3] 制成，在 1,5 Hz 频率下磁感应强度为 50 T，电阻率为 60 10-8 Ohm m 时的归一化比损耗。 部分牌号电工钢的参数见表。 3.
冷轧电工钢具有较高的磁特性。 此外，更光滑的表面可以将磁芯体积的填充因子（kT）提高至98％[4]。 计算变压器的初始数据 让我们计算一个具有一个初级绕组和两个相同的次级绕组的变压器，其参数如下：初级绕组的有效（有效）电压U1=220V； 次级绕组有效（有效）电压U2=U3=24V； 次级绕组的有效（有效）电流l2=I3=2A。 线路电压频率 f = 50 Hz。 变压比等于初级电压与开路（EMF）次级绕组电压之比。 在这种情况下，由于电动势和初级绕组上的电压之间的差异而产生的误差可以忽略不计：
其中 w1 和 w2 分别是初级和次级绕组的匝数； E1 和 E2 - 初级和次级绕组的电动势。 初级绕组中的电流为：
变压器总功率为：
在计算过程中，需要确定磁路的尺寸、所有绕组的匝数、绕组线的直径和大致长度、功率损耗、变压器的总功率、效率、最大尺寸和重量。 变压器磁路的计算 计算尺寸和其他参数的方法主要取自[1]。 首先，我们计算杆的横截面积与磁路窗口面积的乘积。 该杆称为磁路部分 (axbxh)，线圈放置在该杆上：
式中B——磁感应强度，T； j——绕组中的电流密度，A/mm2； η为变压器的效率，n为磁芯的芯数； ks 为钢磁路段的填充系数； km 是铜磁路窗口的填充系数。 表中给出了频率 f - 50 Hz 的磁感应强度推荐值以及电流密度、效率和窗口填充系数的平均值。 4.
钢 3411-3415 的磁路部分的填充系数为 0,95 ... 0,97，钢 1511-1514 的磁路部分的填充系数为 0,89 ... 0,93。 计算时，取B≤1,35T； j=2,5A/mm2； η = 0,95; Kc=0,96； 公里=0,31； n=2：
磁路的铁芯厚度由公式计算
根据表选择合适的磁路。 1、2、选择时应尽量保证磁路截面接近正方形，这样绕组线的消耗最小。 磁路胶带的宽度由下式计算
我们选择PLR18x25磁路，其中a为1,8cm； b = 2,5 厘米； h = 7,1 厘米；
变压器绕组的计算 用公式计算一圈的电动势
计算绕组上的近似电压降：
然后我们计算初级绕组的匝数：
次级绕组：
使用公式计算无绝缘绕组线的直径
代入数值，我们得到初级导线的直径：
和次级绕组：
根据表5 选择绝缘绕组线的品牌和线径[5]：对于初级绕组——PEL或PEV-1 di=0,52 mm； 对于次级 - PEL 或 PEV-1 d2 = d3 = 1,07 mm。
我们指定绕组的匝数。 为此，我们首先指定绕组上的电压降：
使用图 5 计算线圈的平均长度。 6 或 XNUMX：
然后是绕组中导线的长度：
绕组两端电压降的规定值为：
考虑到获得的值，我们计算初级的匝数：
和次级绕组：
计算绕组线的质量：
其中 m1 和 m2 分别是表中初级和次级绕组的导线的线性质量。 5. 磁路的质量由表确定。 2：毫米 = 713 克。 不考虑紧固部件质量的变压器质量为M = = 288+2-165+713 = 1331 g 最大尺寸：(b+c)x(A+c)xH = 43x72x107 mm。 变换比k×W1/W2×1640/192×8,54。 功率损耗计算 磁路中的损耗等于：
其中矿石 - 表中磁路中的特定损耗。 3、假设磁路采用3413钢带，厚度为0,35mm，则根据表。 根据图 3，我们发现这种磁路的具体损耗为 1,3 W/kg。 因此，磁路损耗 Рst = 0,713-1,3 = 0,93 W。 绕组中的损耗 - 导线的有源电阻 - 我们通过公式计算
其中 r1、r2 - 分别是初级和次级绕组的有功电阻，I'1 - 初级绕组的电流，考虑损耗：
其中 r1m、r2m - 分别为表中初级和次级绕组导线的线性电阻。 5. 我们将次级绕组的电流重新计算为初级绕组的电流：
考虑到损耗，初级绕组的电流等于：
其中 η = 0,95 - 表中的变压器效率。 4 为 100W 功率。 绕组损耗为：
考虑到损耗，变压器的总功率等于：
变压器的效率由下式计算
变压器制造 我们将根据上面讨论的第二种选择来制造变压器。 线圈的位置如图所示。 6. 为此，需要制作两个线圈，每个线圈包含初级绕组和每个次级绕组的一半匝数： w'1 = 820 匝 PEL 线（或 PEV-1），直径为0,52毫米； w'2=w'3= 96 匝直径为 1 mm 的 PEL 线（或 PEV-1,07）。 由于变压器功率小且尺寸小，因此线圈可以制成无框的。 线圈厚度b≤c/2=9mm，其高度hK≤71mm。 初级层的匝数
层数
次层匝数
层数
绕组缠绕在木制芯轴上，该芯轴是按照线圈所在磁路部分的尺寸（18x25x71 毫米）精确制作的。 颊板连接到心轴的末端。 尽管事实上绕组线被搪瓷绝缘体覆盖并因此具有高电气强度，但通常在绕组层之间放置附加的例如纸绝缘体。 最常见的是，0,1 毫米厚的变压器纸用于将绕组与磁路以及绕组之间隔离。 计算初级绕组相邻两层之间的最大电压
由于层之间的应力很小，因此可以在层中铺设额外的绝缘层或使其更薄，例如使用电容器纸。 在初级和次级之间，应放置一个屏蔽绕组——一圈开路的薄铜箔或一层绕组线，这样可以防止网络干扰渗透到次级绕组，反之亦然。
首先，用三层纸胶带包裹心轴（图9），将胶带的花瓣粘在脸颊上。 然后缠绕初级绕组，每层都铺设绝缘层。 初级绕组、屏蔽绕组和次级绕组之间铺设两层绝缘层。 制造的卷材总厚度不超过8毫米。 变压器检查 组装好的变压器首先在空载模式下进行检查。 当电源电压为 220 V 时，初级绕组中的电流
次级绕组电压
次级绕组上的电压只能用高阻抗电压表才能精确测量。 最后，在额定负载下测量变压器次级绕组上的电压。 文学
作者：V. Pershin，伊利切夫斯克，敖德萨地区，乌克兰
花园疏花机
02.05.2024 先进的红外显微镜
02.05.2024 昆虫空气捕捉器
01.05.2024
▪ 橙色的天空 ▪ 飞艇火车 ▪ 小米对讲机3
▪ 文章劳动保护报告 ▪ 文章场效应晶体管有源滤波器。 无线电电子电气工程百科全书 文章评论： 客人 原则上，当前的公式有助于 piripesh 和网站 [向上] [向上] 瓦列里 优秀的表[上] 尼古拉斯 好东西[上] Анатолий 名义上有用的文章，简要而易懂地介绍了杆式变压器。 [向上] 客人 有铁尺码表真是太好了。
www.diagram.com.ua |
查看其他文章 部分 
科技、新电子最新动态：
本页所有语言