电源变压器的设计与制作
11页1、电源变压器的设计与制作电源变压器的设计首先需要掌握3额定输入电压U1:是指电源变压器的初级所接上的电压,也就是电源变压器的工作电压。对GS变压器来说,U1230V;对BS变压器来说,U1240V。4空载电流I0:是指电源变压器的初级接上额定输入电压U1而次级不带负载(即开路)时,流过初级的电流。I0与变压器的设计有关,即使是两个不同厂家生产的相同规格的电源变压器,其I0也可能不同。5 空载电压U0:是指变压器初级接受上额定输入电压U1而次级不带负载(即开路)时,次级两端的电压。U0与变压器的设计有关,即使是两个不同厂家生产的相同规格的电源变压器,其U0也可能不同。6 负载电流I2:是指变压器初级接上额定输入电压U1,次级接上额定负载时,流过负载的电流。7 负载电压U2:是指变压器初级接上额定输入电压U1,次级接上额定负载时,负载两端的电压。8 定输出功率P2:是指变压器在额定输入电压U1时的输出功率,它表示变压器传送能量的大小。一般来说,在相同频率下,P2越大,变压器的尺寸越大;P2相同,即使输出电压U2不同,变压器的尺寸也相同,即变压器的价格也应相差无几。 由公式P2=U2*I2可知
2、若输出功率P2一定,若输出电压U2越高,则输出电流I2越低。举例来说,一个输出功率P2=10VA的变压器,若输出电压U2=24V,则输出电流I2= P2/U2=10VA/24V0.416A;若U2=12V, 则输出电流I2=0.833A。其次,我们来讨论了一下EN61558-1 (等同于IEC61558-1)中对电源变压器的几点要求:1空载电压U0有一个最高限值,其数值与变压器的输出功率P2对应,如下所示:P210VA时,(U0U2)/U2100%;10VA225VA时,(U0U2)/U250%;25VA263VA时,(U0U2)/U220%;63VA2250VA时,(U0U2)/U215%;250VA2630VA时,(U0U2)/U210%;630VA2时,(U0U2)/U25%;以上各式中的U2为变压器的负载电压。2 负载电压U2应在一定范围内,由下式考核:|(U2-U2R)/U2R|5%;若变压器带整流器,则|(U2-U2R)/U2R|10%上式中U2R为额定负载电压。举例来说,针对一个输出为24V,12VA的变压器,将变压器的初级接上额定输入电压,次级接上负载,调节负载的阻值大
3、小,使得流过负载的电流为12VA/24V=0.5A时,测量负载两端的电压即为U2。此例中U2R24V,则若23.8VU225.2V,此变压器的输出参数合格。3 变压器的温升T在环境温度为25时,将变压器的初级接上额定输入电压,次级接上额定负载,使变压器正常工作。然后将输入电压增加到1.06倍额定输入电压,待变压器达到热稳定状态后,测量变压器的温升T及外壳温度。对耐热等级为B级(130)的变压器来说,T95K,外壳温度不大于80。注:热稳定是指温度在1小时内的变化不超过1。4 介电强度变压器的初级和次级之间、初级和壳体之间应能承受4200V历时1min.的交流电压而不出现击穿或闪络现象。 电源变压器是低频变压器. 下面介绍的方法适合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
4、积,计算初次级各线圈的圈数等.所谓铁心截面积是指硅钢片中间舌的标准尺寸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U21,U22,U2n, 各组电流分别是I21,I22,I2n,.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,那么初级功率P1=P2/,一般在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.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: 质量优良的硅钢片,取11000高斯;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增加5%10%,也就是N在1.05N1.1N之间选取
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