变压器绕线和制作方法

变压器的绕制方法计算及注意事项生活中各种电器的工频变压器无论是自行设计绕制，还是修复烧坏的变压器，都会涉及到 部分简单的计算，教科书上的计算公式虽然严谨，但实际运用时显得复杂，不甚方便。本文介 绍实用的变压器计算的经验公式。先看一实例：实例：现要制作一个80W的降压变压器，输入220V输出45V,请问用多大胶心，初次级各用什么线径，绕多少匝？（以下U1为初级电压，U2为次级电压，I1为初级电流，I2为次级电流）1、根据需要的功率确定铁芯截面积的大小S=1.25=1.25 依0 71.2cm22、求每伏匝数30=45/11.2=4.02 匝3、求线圈匝数初级产U1 00=220X4.02=884.4 匝次级 32=1.05 U2 so =1.05X45X4.02 M89.9 匝4、求一、二次电流初级 I1=P/U1=80/220 236A次级 I2=P/U2=80/45 M.78A5、求导线直径初级 d1=0.72 （根号 I1） =0.72 v0.36 - 0.43mm次级 d2=0.72 （根号=0.72 V1.78=1.28mm注：此为理论计算值，实际绕制可根据结果改变各值。本人绕制线径均大于理论值， 扎数比变为88: 20使用时并无异常。单相小型变压器简易计算方法1、根据容量确定一次线圈和二次线圈的电流I=P/UI单位A、P单位vA、U单位v.2、根据需要的功率确定铁芯截面积的大小S=1.25 3 （注：根号 P）S单位cm23、知道铁芯截面积（cm2）求变压器容量P=（S/1.25）2 （VA）4、每伏匝数w0=45/S（注：45为系数，下文提到）5、导线直径d=0.72 vT （根号 I）6、一、二次线圈匝数w1=U1 cooco2=1.05U2 co （注：考虑损耗，次级扎数要稍大些，1.05亦可改变）铁芯的选择根据自己需要的功率选择合适的铁芯是绕制变压器的第一步。如果铁芯（硅钢片）选用过大，将导致变压器体积增大，成本升高，但铁芯过小，会增大变压器的损耗，同时带负载能力 变差。为了确定铁芯尺寸，首先要算出变压器次级的实际消耗功率，它等于变压器次级各绕组电压、负载电流的乘积之和。如果是全波整流变压器，应以变压器次级电压的1/2计算。次级绕组消耗功率加入变压器本身损耗功率，即为变压器初级视在功率。一般次级绕组功率在10w以下的变压器，其本身损耗可达次级实际消耗功率的3050%,其效率仅为5070%。次级绕组功率在30W以下损耗约2030%, 50W以下损耗约1520% , 100w以下损耗约1015%, 100W以上损耗约10%以下，上述损耗参数是关于普通插片式变压器的。如果按照R型变压器、c型变压器、环形变压器的顺序，损耗参数依次减小。根据上述计算的变压器初级总功率可以选定铁芯。铁芯面积S=a冲（cm2）.如附图所示:变压器视在功率与s的关系用下述经验公式选用：s=KP1为变压器初级总视在功率，单位为：VA （伏安），s为应选铁芯截面积，K为一系数，随变压器P1大小不同选用不同的 K值。同时考虑到硅钢片之间的绝缘漆、空隙的影响，K与P1关系为：P1 :K值：10VA以下22.250VA以下21.5100VA以下1.5 1.4每伏匝数计算选定铁芯s以后。再确定每伏匝数， 以使绕制的变压器有台理的激磁电流。常用的经验公式 为：N= (4055) /S, N为每伏匝数。根据不同质量的硅钢片选取系数4055。比较高级的高硅钢，用眼观察表面有鳞片结 晶.且极脆，只弯折12次即断裂，断处参差 /、齐系数取为40硅钢片表面光洁，弯折 45次仍不易断，断 面为整齐直线系数取50以上求出每伏匝数后乘以220V即为初级匝数，乘以次级要求电压数即为次级各绕组匝数。因为导线有电阻，电流流过时会有电压降，求出的次级匝数应增加510% (根据负载电流选择，电流大者可增加较大比例)。导线直径的选择根据各绕组负载电流的大小，选择不同直径的漆包线。可用下列经验公式求出：d=0.8 ,(0.8为系数，取值不同，上例采用 0.72。深入理解高频还要考虑穿透深度公式：d=66.1/ (f) A1/2)单位：IA. d (导线直径)mm。绕制方法及注意事项由于现在的漆包线绝缘强度大幅度提高，因此对50W以下的小功率变压器大多采用阻燃塑料骨架叠绕法，但必须选用高强度漆包线，且绕制时仍应逐圈排线，严禁大幅度斜跨，以免增 大导线间电位差。50W以上的变压器，由于每伏匝数减少，导线间电压差较高，最好采取每层垫绝缘纸 (0.05mm厚的电缆纸、牛皮纸)的方法，在绕制中应绝对避免上层导线滑入下层。各绕组间绝 缘应视绕组电压决定。 初次级之间应垫4层以上0.1mm的电缆纸，忌用不干胶胶带。 上述叠绕法 的小功率变压器，如果次级有两组以上绕组，每组之间也应用两层电缆纸绝缘。如果变压器是 用在音响或视听器材中.在多层绕制法中初次级之间应垫入静电屏蔽层。绕好后.插硅钢片也需注意、必须插紧，以避免产生电磁噪音。无论双E形还是EI形，其端口要紧密接触.宜交叉插，不能有空隙。最后的 45片可从中间插入，以免损坏线包。然后进行 烘干、浸漆。对50W以下的变压器可采取内热法烘干。方法是：将变压器所有次级绕组短路， 与60100W/220V灯泡串联接入市电，使其自动升温。灯泡越大温度越高，但在密闭状态下， 使其温度在80度以下较安全。电源变压器简易设计电源变压器是低频变压器.本文介绍的方法适合50Hz一千瓦以下普通交流变压器的设计.(1)电源变压器的铁心.它一般采用硅钢片.硅钢片越薄，功率损耗越小，效果越好.整个铁心是有许多硅钢片叠成的 ,每片之间要绝缘.买来的硅钢片 , 表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能力.国产小功率变压器常用标准铁心片规格见后续文章.(2) 电源变压器的简易设计.设计一个电源变压器,主要是根据电功率选择变压器铁心的截面积，计算初次级各线圈的圈数等.所谓铁心截面积S是指硅钢片中间舌的标准尺寸a和叠加起来的总厚度b的乘积.如果电源变压器的初级电压是U1,次级有n个组，各组电压分别是 U2i,U22,-；U2n,各组电流分别是I 21 , 22,-； 2n,.计算步骤如下：第一步，计算次级的功率P2.次级功率等于次级各组功率的和，也就是 P2 =U21*I21+U22*I22+-+U2n*I2n.第二步，计算变压器的功率P.算出P2后.考虑到变压器的效率是Y,那么初级功率P1=P2/r,般在0.80.9之间.变压器的功率等于初，次级功率之和的一半，也就是P=(P1+P2)/2第三步，查铁心截面积S .根据变压器功率，由式(2.1)计算出铁心截面积 S,并且从国产小功率变 压器常用的标准铁心片规格表中选择铁心片规格和叠厚.第四步，确定每伏圈数N.根据铁心截面积S和铁心的磁通密度 B,由式(2.2)得到初级线圈的每伏 圈数N.铁心的B值可以这样选取：质量优良白硅钢片，取11000高斯(高斯定理)；一般硅 钢片，取10000高斯；铁片,取7000高斯.考到导线电阻的压降，次级线圈每伏圈数 N'应该 比N增力口 5%10%,也就是N'在1.05N1.1N之间选取.第五步，初次级线圈的计算.初级线圈N1=N*U1.次级线圈N21=N'*U 21,N22=N'*U22-,N2=N'*U2n.第六步 , 查导线直径.根据各线圈的电流大小和选定的电流密度,由式 (2.3) 可以得到各组线圈的导线直径 .一般电源变压器的电流密度可以选用3安/毫米?第七步 , 校核 . 根据计算结果,算出线圈每层圈数和层数,再算出线圈的大小,看看窗口是否放得下.如果放不下，可以加大一号铁心，如果太空，可以减小一号铁心.采用国家标准GEI铁心, 而且舌宽a和叠厚b的比在 1:11:1.7之间，线圈是放得下的.各参数的计算公式如下： ln(S)=0.498*ln(P)+0.22(2.1)一ln(N)=-0.494*ln(P)-0.317*ln(B)+6.439(2.2)ln(D)=0.503*ln(I)-0.221(2：3)变量说明 :P:变压器的功率.单位：瓦(W)B: 硅钢片的工作磁通密度. 单位 : 高斯 (Gs)5: 铁心的截面积. 单位 : 平方厘米 (cm2 )N: 线圈的每伏圈数. 单位 : 圈每伏 (N/V)I：使用电流.单位：安(A)D: 导线直径 . 单位 : 毫米 (mm)GEI 铁心规格铁心片 铁心规格 尺寸(mm)中间舌片净截面积(cm2)型号a*b c H h L铁心片厚0.2mm 铁心片厚 0.3mm变压器的铁心与绕组为减小交变磁通在铁心中所引起的涡流损耗，铁心一般用厚为0.35-0.5mm的硅钢片叠装而成;并且在硅钢片两面涂以绝缘漆.信号变压器还采用坡莫合金作铁心.硅钢片有热轧和冷轧两种 热轧硅钢片的工作磁通密度一般取0.9-1.2T,钢片常冲成"III"形，叠装成铁心.绕组套在中间的铁心柱上.冷轧硅钢片的导磁性能比热轧好，它的工作磁通密度允许达到1.8T,所以铁心体积可以缩小.它的导磁有方向性，顺着辗轧方向的导磁性能好，故通常将冷轧硅钢片卷成环形铁心，然后切成两半C形，将绕组分别套在铁心柱上以后，再将两半铁心4占成整体.变压器的绕组由原边绕组和副边绕组组成.原边绕组接输入电压，副边绕组接负载.原边绕组只有一个，副边绕组为一个 或多个.原副边绕组套装在同一铁心柱上.套在两个铁心柱上的原边绕组或副边绕组可分别相互 串联或并联. 附:变压器原副边绕组要套在同一铁心柱的原因把原副边绕组套在同一铁心柱上时，由于原副边绕组紧挨在一起（间隙实际上很小，它等于原副边绕组之间绝缘纸的厚度）部分漏磁通在空气中 的路径大受限制，因此漏磁通小.而边绕组没有套在原边绕组上时，漏磁通在空气中可以自由经过无空间限制，因此在同样的磁势下漏磁通就大.将原副边绕组套在一起的合理之处即在于漏抗压降小，对变压器运行有利.因为变压器副边电压是随副边电流变化而变化的，减小原副边的漏阻抗就可以减小电压变化.为了使变压器副边电压比较稳定，总是设法减小变压器的漏抗.如果把变压器的原副边绕组分开放置，则漏抗将大大增加，以致负载变动时副边电压变化很大，这样的变压器就不能满足使用上的要求.变压器的规格参数与使用使用变压器首先要弄清并严格遵守制造厂提供的铭牌数据，以避免因使用不当而不能充分利用，甚至损坏.变压器铭牌上的主要额定数据有： 额定电压U1和U2原边额定电压U1是指原边绕组上应加的电源电压（或输入电压，副边额定输出电压 U2通常是指原边加U1时副边绕组的开路电压.使用时原边电压不允许超过额定值（一般规定电压额定值允许变化土 5%）.考虑有载运行时变压器有内阻抗压降，所以副边额定输出电压 U2应较负载所需的额定电压高 5-10%.对于负载是固定白电源变压器，副边额定电压U2有时是指 负载下的输出电压.附:输入电压不能超过额定电压的原因变压器中主磁通和激磁电流的关系称为铁心的磁化曲线，它是一条具有饱和特性的非线性曲线.当主磁通小于额定电压时对应的主磁通时磁化曲线近似为线形；超过此值后，主磁通就逐渐趋向饱和.此时，如果再增加磁通，即增加U1,