EI-铁芯电源变压器计算步骤.讲义课件.pps

EI 铁芯电源变压器计算步骤编写者：黄永吾已知变压器有以下主要参数：初级电压1=220V, 频率 f=50Hz次级电压2=20V, 电流2=1A其他一些要求如安规、温升、电压调整率、环境、（防潮、防震、防灰尘等）、工作状态、寿命等 EI型变压器设计软件计算步骤如下：1.计算变压器功率容量：2.选择铁芯型号：3.计算铁芯磁路等效长度：4.计算铁芯有效截面积：5.计算变压器等效散热面积：6.计算铁芯重量：7.计算胶芯容纳导线面积:8.初定电压调整率：9.选择负载磁通密度:10.计算匝数：11.计算空载电流:12.计算次级折算至初级电流：13.计算铁芯铁损：14.计算铁损电流：15.计算初级电流: 以下为结构计算：16.计算各绕组最大导线直径：17.校核能否绕下:18.计算各绕组平均长度：19.计算各绕组导线电阻:20.计算各绕组导线质量：21.计算各绕组铜损：22.计算各绕组次级空载电压:23.核算各绕组次级负载电压:24.核算初级电流:25.核算电压调整率： 重复825项计算三次：26.修正次级匝数: 重复825项计算三次：27核算变压器温升: EI型变压器设计软件计算步骤如下：1. 计算变压器功率容量： 以下为结构计算：2. 选择铁芯型号： 16.计算各绕组最大导线直径:3. 计算铁芯磁路等效长度： 17.校核能否绕下:4. 计算铁芯有效截面积： 18.计算各绕组平均长度：5. 计算变压器等效散热面积： 19.计算各绕组导线电阻:6. 计算铁芯重量: 20.计算各绕组导线质量:7. 计算胶芯容纳导线面积： 21.计算各绕组铜损:8. 初定电压调整率： 22.计算各绕组次级空载电压:9. 选择负载磁通密度: 23.核算各绕组次级负载电压:10.计算匝数： 24.核算初级电流:11.计算空载电流: 25.核算电压调整率： 12.计算次级折算至初级电流： 重复824项计算三次：13.计算铁芯铁损： 26.修正次级匝数:14.计算铁损电流： 重复824项计算三次：15.计算初级电流: 27.核算变压器温升: 1计算变压器功率容量纯电阻性负载绕组伏安值： VA纯阻=UiIi半波整流绕组伏安值： VA半波=1/2UjIj+UjI2j- I2=全波整流绕组伏安值： VA全波=1.71UkIk桥式整流绕组伏安值 VA桥式=UmIm倍压整流绕组伏安值： VA倍压=UdId变压器功率容量计算： VA换算= VA纯阻+VA半波+VA全波+VA桥式+VA倍压2.选择铁芯型号：铁芯型号 a C L h H EI-28 8 6 28 17 25 EI-35 9.6 7.7 35 19.5 29.5 EI-41 13 8 41 21 33 EI-48 16 8 48 24 40 EI-54 18 9 54 27 45 EI-57 19 9.5 57 28.5 47.5 EI-60 20 10 60 30 50 EI-66 22 11 66 33 55 EI-76 .2 25.4 12.7 76.2 38.1 63.5 EI-85.8 28.6 14.3 85.8 42.9 71.5 EI-96 32 16 96 48 80 EI-105 35 17.5 105 52.5 87.5 EI-114 38 19 114 57 95 EI-133.2 44.4 22.2 133.2 66.6 111 当EI-48以上时：L48 C=0.5a h=1.5a H=2.5a L=3a LHahc3计算铁芯磁路等效长度lfe： EI-48以上（含EI-48） lfe=2h+2c+0.5a=（4+0.5）a =5.57a （cm） 例：EI-57 lfe=5.57a=5.5719=10.58 cm EI-48以下：lfe=2h+(a/(L-a-2c)(2c+(0.25a+(L-a-2c) /4) （cm） e=0.5(L-a-2c)例：EI-35：lfe=21.95+(0.96/(3.5-0.96-20.77) (20.77)+ ( 0.25 0.96+ 3.5-0.96-20.77)/4)=(3.9+(0.96/1(1.54)+ (0.24+0.25)=3.9+0.96(1.54+1.539)=6.86 （cm）铁芯磁路平均长度lfe（cm）型号EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI-60Lfe 5.86 6.86 8.15 8.91 10.03 10.58 11.14 型号EI-66 EI-76 EI-86 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133Lfe 12.25 14.15 15.93 17.82 19.49 21.17 24.734计算铁芯有效截面积Afe： Afe=aB11Kfe （cm2） Kfe 铁心片占空系数 . a-铁芯舌宽（cm） B11铁芯叠厚（cm）例：铁芯EI 5725 0.5mm 铁芯片 Afe =aB11Kfe =1.92.50.96=4.56 （cm2） 5计算变压器等效散热面积F：铁芯散热面积Ffe= 0.01( 2B11(H+L) +2(HL-(a+2ch)cm2 线圈散热面积FCU=0.02 (a+c)h+2ca+2c2) cm2式中：B11铁芯叠厚（mm）例：EI-5725 铁芯铁芯散热面积Ffe= 0.01( 2B11(H+L) +2(HL-(a+2ch) cm2=0.01(225(47.5+57)+2(5747.5-(19+29.528.5)=84.74 cm2线圈散热面积FCU=0.02(a+c)h+2ca+c2) cm2=0.02(19+9.5)28.5+2199.5+9.59.5)=40.73 cm26.计算铁芯质量：铁芯质量Gfe= KfeVfe =0.001 Kfe(HL-2ch)B11 g-铁芯材料密度 g/cm3 EI-48以上：铁芯体积：Vfe=0.0016a2B11 cm3铁芯质量Gfe= 0.001KfeVfe =0.001 Kfe 6a2B11 g例：牌号 H50 - 0.5mm EI-5725 铁芯铁芯体积Vfe=0.001(HL-2ch) B11 =0.001(5747.5-29.528.5) 25=54.15 cm3铁芯质量Gfe= Kfe Vfe =0.9654.157.85=408g或铁芯质量Gfe=0.0010.966192257.85=408g7.计算胶芯容纳导线面积Aw： AW=CD (mm2)型号EI-28EI-35EI-41EI-48EI-54EI-57EI-60C5.97.47.7910.21111.7D4.15.55.85.86.26.97.3AW24.1940.744.6651.363.2475.985.41型号EI-66EI-76EI-86EI-96EI-105EI-114EI-133C1315.417.520D8.38.911.312.45AW108137198249抽屉式胶芯: 单位：mm 王字型胶芯（两空间相同）型号 EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI-60C 8.2 8.8 10 11.2 12.5 12.7 D 6.2 6.3 6.3 6.2 7.45 8.36AW 51.25 55.44 63 68.2 93.1 106 型号 EI-66 EI-76 EI-86 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133C 14.5 16.6 18.8 22 25.2D 9.35 10.5 12 13.8 15.2AW 136 174 226 305 383 （两空间不同）型号 EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI-60C1 6.5 7.5 8.5 9.2 11.2 11.8 12.4C2 7.5 8.8 9.5 11 12 13.3 13.5D 4.1 5.5 5.8 5.8 6.2 6.9 7.3AW1 29.6 45 52.7 59.8 69.44 93.22 101AW2 34.1 52.8 58.9 71.5 74.4 105.1 110型号 EI-66 EI-76 EI-86 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133C1 13.4 14.9C2 15.4 17.5D 9.3 10.5AW1 125 156AW2 143 185工字型胶芯型号 EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI-60C 14.9 17.4 19 21.6 23.5 25.6 27 D 4.6 6.3 6.25 6.5 6.2 7.85 8.35 AW 68.54 92.61 119 140 146 201 225 型号 EI-66 EI-76.2 EI-85.8 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133.2C 30 34.6 40 45 49 52.8D 9.15 10.7 12 12.5 15.6 15.9AW 275 370 480 563 762 8408.初定电压调整率U%：电压调整率U%在10%-30%之间，可初定为15%，通过计算后修正。

9. 选择负载磁通密度B： 小铁芯（EI-57以下）负载磁通密度最大值可选为1.7特，考虑变压器要通过1.1倍的过电压考验，故可选为1.7/1.11.55特大铁芯（EI-66以上）当铁损大于铜损时，理论证明当铁损等于铜损时，输出功率最大，为降低铁损，负载磁通密度可根据铁损来确定 10. 计算匝数: 初级匝数1(1U%/2)/(4.44BfAfe10-4) 次级匝数(1U%/2)/(4.44BfAfe10-4)例：EI 5725 0.5mm矽钢片， B=1.55T, U%=10%, f=50Hz, U1=220V220(10.1/2)/(4.441.55501.92.50.9610-4) =1332匝20(10.05)/(4.441.55501.92.50.9610-4) =13411. 计算空载电流0： 0=HLfe/N1 H磁场强度（安匝厘米）由试验画出磁化曲线得出 ,此曲线为典型磁化曲线,不是实际磁化曲线. Lfe铁芯片磁路平均长度（厘米） N1初级圈数例:0=HLfe/N1 =5.2510.58/1332 =0.0417A =41.7mA 12. 计算次级折算至初级电流1： 1=InNn/ N1 (A) n1 例：1=I2N2/ N1 =1134/1332 =0.101A13. 计算铁芯损耗Pfe(瓦)：PfefeP15/50(B /1.5)2 (瓦) 例： PfefeP15/50(B /1.5)2 =0.4085.65(1.55/1.5)2=2.46瓦 fe铁芯质量（Kg） P15/50 材料单位损耗（W/Kg） 由于材料的出厂标准比材料的实际性能大很多，在使用中须根据实际情况修正，例如：H-50材料单位损耗P15/50、材料标准定为13瓦/公斤，厂家推荐典型数据为8瓦/公斤，实际使用为5.4-6.6瓦/公斤,相当于H23的材料标准，磁性能原则上是铁心片尺寸越小距材料性能越远，对空载电流来讲，H-50空载电流要小于H-23，但空载损耗则H-23要比H50小。

也就是说为满足空载电流应选H50材料，为满足温升要求应选单位铁损小于H50的材料14. 计算铁损电流fe：fePfe1=2.46/220=0.0112A Pfe铁芯损耗(瓦)15. 计算初级电流1：1=(1 +fe )2 +02 =(0.101 +0.0112)2+0.04172=0.12A 1 次级折算至初级电流（A） fe铁损电流（A） 0空载电流（A）16. 计算各绕组最大导线直径djn： 计算线径有两种方法，一种是采用电流密度来计算线径，这种计算方法要先计算出电流密度，且直接计算出裸线直径，线径与功率大小有关同样的铁芯和胶芯不同的电压调整率，输出功率不同，电流密度相差较大而线径相差无几，这种计算方法准确度随电流密度这一数据的来源而定第二种方法则认为一定的铁芯。