理論計算完成后還需要實際測試效果進行驗證,因為鐵心參數,制作工藝可能和我們假設的不一樣,所以設計完成后基本都需要再根據實測結果進行調整。
要求:
高壓輸出:260V,150ma;
燈絲1:5V,3A;
燈絲2:6.3v,3A中心處抽頭;
初、次級間應加有屏蔽層。
根據要求鐵芯型號采用“GEIB一35”。
工頻變壓器的計算方法
(1)計算變壓器功率容量(輸入視在功率):
P=(1.4×高壓交流電壓×電流+燈絲1電壓×電流+燈絲2電壓×電流)/效率
=(1.4×260×0.15+5×3+6.3×3)/0.9
=(54.6+15+18.9)/0.9
=98.33VA
(2)計算原邊電流
I1=1.05×P/220=0.469A
(3)按照選定的電流密度(由計劃的連續時間決定),選取漆包線直徑。
如按照3A/mm2計算:D=0.65×√I(0.65×電流的開方)
選定:
原邊直徑D1=0.45mm
高壓繞組直徑D2=0.25mm
燈絲繞組直徑D3=D4=1.12mm
(4)鐵心截面面積
S0=1.25√(P)=1.25×√98=12.5CM2
(5)鐵心疊厚:
根據他的要求鐵芯型號采用“GEIB一35”,
查到:舌寬=35MM=3.5CM
則:疊厚=12.5/3.5=3.6CM
一般地(疊厚/舌寬)在1-2之間是比較合適的。
(6)鐵心有效截面積:
S1=舌寬×疊厚/1.1=11.454CM2
(7)計算每伏匝數
計算式:每伏匝數n=(45000)/(B×S1)
其中
B=10000-12000(中等質量硅鋼片,如原先上海無線電27廠產品鐵心)
或15000(Z11等高質量硅硅片)
或8000(電動機用硅鋼片)。
S1:鐵心有效截面積,等于(舌寬×疊厚)/1.1
假定是中等質量鐵心,并且保守點,取B=10000
則:
n=450000/B×S1
=450000/(10000×11.454)
=3.93(T/V)
(8)計算每組匝數
原邊圈數:N1=220n=220×3.93×0.95=822(T)
副邊高壓:N2=260×1.05×n=1073(T)--這是一半,還要再×2=2146T。
燈絲1(5V):N3=5×1.05×n=21(T)
燈絲2(6.3V):N3=6.3×1.05×n=26(T)
(10)計算每層可繞圈數(窗口高度兩端要留下3MM):
查得該鐵心窗口高度h=61.5mm,
查表得知:選用的漆包線帶漆皮最大外徑
D1Max=0.51mm
D2Max=0.30mm
D3Max=1.23mm
D4Max=1.23mm
按照每層可繞:N=(h-0.5-2×3)/(K×DMax)計算
(分子的含義是:由h=61.5mm==》可繞線寬度為61.5-0.5-2×3=55mm)
(分母是排線系數K×最大外徑DMax,對于初學者,小于0.3的線K=1.20,0.3-0.8的線K=1.15,大于0.8的線K=1.10。。如您已經有較好的繞線經驗,K可以=105~102)
代入上述數據得到:
原邊每層可繞:94圈
高壓每層可繞:154圈
燈絲每層可繞:39圈(最后有討論)。
(也可以直接查“每厘米可繞圈數表”得到)
(11)各繞組的層數
前面已經算出各組圈數則,則各繞組的層數:
原邊=822/94=8.74,取9層
高壓=2146/154=13.94,取14層
燈絲1:1層,
燈絲2:1層。
(12)絕緣設計
骨架,用1MM厚紅鋼紙,外加0.15MM覆膜青殼紙1層+0.08MM電纜紙1層;
原邊繞組墊紙用0.08MM電纜紙;
副邊高壓繞組墊紙用0.05MM電纜紙;
組間絕緣用0.08MM電纜紙1層+0.15MM覆膜青殼紙2層+0.08MM電纜紙1層;
(繞組外絕緣同組間絕緣)
(13)計算線包(壓實的)厚度:
=(1+0.15+0.08)(骨架及內層絕緣)
+(9×0.51+8×0.08)(原邊繞組)
+(0.08×2+0.15×2)(組間絕緣1)
+(隔離層,如可能用0.05銅箔,如無,就用與高壓繞組同直徑的線繞一層代)
+(0.08×2+0.15×2)(組間絕緣2)
+(14×0.30+13×0.05)(高壓繞組)
+(0.08×2+0.15×2)(組間絕緣3)
+(1.23)(燈絲1)
+(0.08×2+0.15×2)(組間絕緣4)
+(1.23)(燈絲2)
+(0.08×2+0.15×2)(線包外間絕緣)
=1.23+5.23+0.46+0.30+0.46+4.85+0.46+1.23+0.46+1.23+0.46
=16.37mm
(14)檢驗“蓬松系數”
蓬松系數=鐵片窗口寬度/線包(壓實的)厚度
“蓬松系數”一般可以在1.2-1.3間,蓬松系數小者要注意繞的十分緊才行,蓬松系數過大說明選的鐵心規格大了,要重選重算。對于經驗不多的初學者,不妨以1.3-1.35進行檢驗。不然可能繞完了發現裝不進鐵片。
檢驗:
蓬松系數=22/16.37=1.34
很合適的呀。
(15)修正方案:
燈絲繞組可以選用0.8nn直徑漆包線2根并繞(0.80線最大外徑0.89,每層可繞54圈,6.3V繞組26×2,剛好可以繞下)。這樣導線可以分布開來不至于只有半邊,繞出來的線包就比較平整。還可以減小繞組厚度。
這時,
計算線包(壓實的)厚度:
=1.23+5.23+0.46+0.30+0.46+4.85+0.46+0.89+0.46+0.89+0.46
=15.69mm
蓬松系數=22/15.69=1.41
這就非常之寬松了,說明選的鐵心規格大了,利用手頭現有鐵心當然可以。保證可以成功。
在逆變電源中的應用
工頻逆變電源輸入一般為低壓直流,采用全橋逆變電路,通過對場效應管的開關頻率作用控制輸出交流電壓。輸出的220V正弦波交流電壓的峰一峰值是620V,而一般的逆變電源輸入整流電壓為310V,為了使逆變器不失真輸出220V正弦波交流電壓,逆變器前面的直流電壓必須是680~870V。因為一般的逆變輸入電壓遠遠小于該值,所以必須加一個輸出變壓器將逆變器輸出電壓提升到額定峰值以上才可以使用,如下圖1所示。
該電路采用全橋變換電路結構,這種變換器輸出不是1根火線和1根零線,而是2根火線,但一般在接負載時都要求有零線。如果沒有輸出隔離變壓器將l根火線硬性接零線,就會導致逆變電源不能正常工作。圖4為無輸出變壓器正半波時的電流流動方向。
從圖2中看出,由于零線的接入,使負載電流經過負載后不經過整流管和逆變功率管,而是直接流回市電的零線輸入端,在這種情況下,圖中虛線框中的整流器和逆變功率管都未起作用。按照正常工作程序,負載電流應該流過兩個橋式電路的整流管和逆變功率管。圖3為有輸出變壓器正半波時的電流流動方向。當輸出端接入了隔離變壓器后就可以在變壓器的次級(負載輸入端)連接市電的零線,于是就構成可靠的供電系統。可見,隔離輸出變壓器對于逆變橋電路來說是一個重要的組成部分,使逆變電路具有可靠穩定的特點。