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电源变压器分类有哪些?电源变压器的计算方法是什么?

来源:博众达    作者:博众达    浏览 次     时间:2020-10-26 13:45

  电源变压器由铁心和绕组两部分构成。变压器主要的磁路是由铁心构成,其中铁心又分为铁心柱和横片两部分,结构形式有心式和亮式这两种。变压器的电路部分是绕组由漆包原线或双丝包绝缘扁线绕成。变压器原理是电磁感应原理从一个电路向另一个电路传输信号;电源变压器原理与电源相连的线圈,接收交流电能,称为一次绕组;与负载相连的线圈,送出交流电能,称为二次绕组。负载电流加大时I1增加,ф1也增加并且ф1增加的抵消了2中的那部分磁通量所以铁芯中的总磁通量保持不变。对于电源变压器的知识,大家是否想要了解更多呢?下面博众达的小编来为大家介绍电源变压器的计算方法、分类、基本参数、质量问题的基本辨别方法、过热功率下降的原因及解决方法。一起来看看吧!
 

  
 

  电源变压器的计算方法:

  一、工具/原料

  计算器、矽钢片规格表、变压器骨架规格表、漆包线规格表、矽钢片材料470或者600 IE型。
 

  
 

  二、步骤/方法

  1、计算变压器的功率

  变压器功率 = 输出电压 X 输出电流

  例如:根据电路要求需要输出电压30V、电流10A的变压器,

  30V X 10A = 300W(变压器功率)

  2、计算变压器的铁芯截面积

  变压器功率 X 1.44 = Y , Y开根 X 1.06 = 铁芯截面积

  变压器功率300W X 1.44 = 432,432开根 X 1.06 = 22.00平方厘米(铁芯截面积)

  22平方厘米 = 2200平方毫米(铁芯截面积)

  3、计算变压器铁芯叠厚

  铁芯截面积(平方毫米)/ 矽钢片舌宽(毫米)= 铁芯叠厚

  2200平方毫米 / 40毫米 =55毫米(叠厚),铁芯规格采用舌宽40的矽钢片,叠厚为55毫米。

  这里有个问题,有人会问为什么用40的矽钢片,教你一个经验值。

  叠厚 / 舌宽 = (1.0∽1.6),55毫米 / 40毫米 =1.375。

  小于1.0用小一规格矽钢片,说明矽钢片窗口太大绕不满;大于1.6用大一号规格的矽钢片,说明矽钢片窗口太小绕不下。具体规格对照矽钢片规格表。

  4、骨架的选用

  铁芯截面积为E40 X 55,那么骨架就用 E40 X 55的,对照变压器骨架规格表刚好有这种规格的骨架,如果实在没有,选叠厚大一规格的也行。业余爱好者买一个骨架不方便的话,那就自己动手做一个吧。
 

  
 

  5、计算线圈输入初级匝数

  45 / 铁芯截面积(平方厘米)X 220V = 输入初级匝数,

  (45/22平方厘米)X 220 = 450匝(输入初级匝数)

  6、计算线圈输出次级匝数

  (输入初级匝数/220)X 输出电压 = 输出次级匝数

  (450/220)X 30V = 61.36(取整数62匝)

  7、计算绕制的漆包线线径

  电流(开根)X 0.7 = 线径

  输出电流10A(开根)X 0.7 = 2.21(输出30V线径),

  输入电流 =(300W变压器功率/220V输入电压)开根 X 0.7=0.81(输入220V线径)

  8、计算结果

  矽钢片规格E40mm、叠厚55mm;变压器骨架规格 E40 X 55;输入线圈匝数450匝、线径0.81铜漆包线;输出线圈匝数62匝、线径2.21铜漆包线。
 

  电源变压器的分类

  1、按用途分:电力变压器;特种变压器;仪用变压器;试验变压器。

  2、按绕组形式分:双绕组变压器;三绕组变压器;自耦变压器。

  3、按铁芯形式分:芯式变压器;亮式变压器;非晶合金变压器。

  4、按相数分:单相电源变压器;三相电源变压器。

  5、按冷却方式分:干式电源变压器;油浸式电源变压器。

  6、根据传送功率的大小:10KVA以上为大功率;10KVA~0.5KVA为中功率;0.5KVA~25VA为小功率;25VA以下为微功率。
 

  电源变压器的基本参数:

  1、额定电压

  额定电压分初级额定电压和次级额定电压。初级额定电压是指变压器在额定工作条件下,根据变压器绝缘强度与温升所规定的初级电压有效值。对于电源变压器而言,通常指按规定加在变压器初级绕组上的电源电压。次级额定电压是指初级加有额定电压而次级处于空载的情况下,次级输出电压的有效值。总体来说,额定电源就是指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。
 

  
 

  2、额定电流

  在初级为额定电压的情况下,保证初级绕组能够正常输人和次级绕组能够正常输出的电流,分别称为初、次级额定电流。

  3、额定功率

  额定功率是指变压器工作时的最大负载功率,是在规定的频率和电压下,变压器长期工作,而不超过规定温升的输出功率。

  4、额定频率

  额定频率指变压器正常工作的电压频率值。一般情况下额定频率为5ohz。需要时可按40ohz、ikhz、lokhz等频率设计变压器。

  5、空载电流

  当电源变压器次级开路时,初级绕组仍有一定的电流流过,这个电流便是变压器的空载电流。

  6、空载损耗

  空载损耗指电源变压器变压器次级开路时,在初级测得功率损耗,主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。
 

  电源变压器质量问题的基本辨别方法

  电源变压器除检查电压准确度和绝缘性能之外,还要知道它的效率、负载率、发热量等。下面介绍一种通过测定两个参素数来判别电源变压器质量的简单判别法。

  1、空载电流的测定。

  变压器的空载电流是指初级接额定电压,次级完全空载测得的初级电流。这个电流与进线电压的乘积则为空载损耗,也就是指变压器的铁芯损耗。它是铁芯在交流磁场中涡流损耗和磁滞损耗之和。因而,变压器的空载电流越小,表明铁芯的质量越好,且安培匝数设计非常合理。这种情况下,一般认为空载电流相似于铁损耗,空载电流的大小,也就反映铁损的大小。小于 10W的变压器空载电流约7~15mA;100W的变压器,空载电流约30~60mA之间,都认为正常。铁损较大的变压器,发热量必然大,如果是因安培匝数设计不合理,其空载电流大增,结果造成温升增大,其寿命也不会长。一般环形变压器的空载电流应低于普通插片式变压器的空载电流。

  2、铜损的测定。

  (1)变压器的铜损是指初、次级导线的直流电阻造成的损耗。因此测定铜损只需将变压器加上额定电流即可测出 I2R。测试方法如下:首先将变压器的次级线圈两端直接短接(有几组要短路几组),再将变压器初级串入交流电流表,再与0~250V的交流调压器相接,并接入市电。调节调压器由0V整至使电流表读数为变压器的额定电流(如200VA的变压器,额定电流为0.9A),用万用表测出此时变压器初级的电压,将此电压乘上变压器的额定电流既为“铜损”(测量铜损时间要短,不然会损坏变压器)。由于次级的短路,变压器初级上的电压必然很低。这样,铁芯的磁通量极小,铁损也极小,可以忽略。故测出的I2R是很精确的。在这项测试中损耗越小,漆包线的电阻值也越小,这种变压器的负载率也必然大。

  (2)在正常情况下,铁损和铜损之和对 500W的变压器应小于45W。随着变压器的容量减小,其损耗相应增大,因为小型变压器的铜损是大于铁损的。

    从以上测定可知,变压器的开路损耗加上短路损耗越小,则变压器的质量越好,工作时温升也越低,并且有很好的负载率。这样在很短时间内,就能知道变压器的性能好坏。
 

  电源变压器过热功率下降的原因及解决方法:

  一、原因分析

  电源变压器使用时间长了会出现发热的现象,那么,是什么原因造成这样的现象呢?其实原因很简单,是因为电源变压器是加入了开关管的电源变压器,在电路中除了普通变压器的电压变换功能,还兼具绝缘隔离与功率传送功能一般用在开关电源等涉及高频电路的场合。

  二、电源变压器过热原因

  半导体、功率二极管等是在使用中极易发热的元器件,在开关电源中也不例外,开关电源主要的发热元器件为半导体开关管、功率二极管、高频变压器、滤波电感等。不同器件有不同的控制发热量的方法。功率管是高频开关电源中发热量较大的器件之一,减小它的发热量,不仅可以提高功率管的可靠性,而且可以提高开关电源的可靠性,提高平均无故障时间。

  三、电源变压器过热解决方案

  1、对于变压器二次侧的整流可以选择效率更高的同步整流技术来减小损耗。

  2、减小通态损耗可以通过选用低通态电阻的开关管来减小通态损耗。

  3、开关过程损耗是由于栅电荷大小及开关时间引起的,减小开关过程损耗可以选择开关速度更快、恢复时间更短的器件来减少。

  4、对于高频磁性材料引起的损耗,要尽量避免趋肤效应,对于趋肤效应造成的影响,可采用多股细漆包线并绕的办法来解决。

  5、重要的是通过设计更优的控制方式和缓冲技术来减小损耗,如采用软开关技术,可以大大减小这种损耗。

  6、减小功率二极管的发热量,对交流整流及缓冲二极管,一般情况下不会有更好的控制技术来减小损耗,可以通过选择高质量的二极管来减小损耗。

  7,尽量用粗线绕制次级。 尽量用粗线按原匝数重绕即可

  8,换用更大截面积的磁芯变压器。重新计算并调试,另外,次级采用半波整流的可改用全桥整流,以减少变压器中的直流分量,也可以减小发热量。还有,加风扇强制散热也可以。

  a,尽量用粗线绕制次级.b,换用更大截面积的磁芯变压器。其中a比较简单,只要窗口允许,尽量用粗线按原匝数重绕即可,b要重新计算并调试,对于不太精通开关电源者很可能会搞砸。另外,次级采用半波整流的可改用全桥整流,以减少变压器中的直流分量,也可以减小发热量。还有,加风扇强制散热也能试下。

  四、电源变压器功率降低解决方案

  1、选用更低的电流密度;

  2、减少匝数,但会增加磁心的磁通密度而增加铁损,当铜损明显高于铁损时使用,慎用;

  3、改变变压器工艺以减少绕组交流电阻。方法有主要有减小铜线直径(不能减少总截面积),增加初次级相邻面(会增加初次级分布电容),减小初次级距离(会增加初次级分布电容),线圈疏饶等;

  4、改变电路工作参数以减少交流电阻,比如降低开关频率,但是会增加磁心的磁通密度而增加铁损,当铜损明显高于铁损时使用,慎用;

  5、使用更低电阻率的导线(不太现实哈)。减少铁损

  6、改用功耗参数更优秀的磁心材料,比如使用TDK的PC50材料替代PC40材料;

  7、降低磁通密度,但会增加线圈匝数而导致铜损增大,慎用;

  8、改变电路参数,比如降低开关频率,但会同时增加磁通密度,慎用,必要时配合绕组匝数调整;

  9、合理热设计,利用磁心材料温度与损耗曲线中的谷值;综合方法

  10、根据各自散热条件,合理分配铜损铁损比例。
 

  上述是博众达的小编为大家讲解的电源变压器的计算方法、分类、基本参数、质量问题的基本辨别方法、过热功率下降的原因及解决方法。希望这些知识能够给大家带来帮助!当然,在日常生活中,可能电源变压器难免会受潮,电源变压器受潮后,可以用热风干燥法解决,这种方法是将器身放在干燥室内通热风进行干燥。进口热风温度应逐渐上升,最高温度不应超过95℃,在热风进口处应装设过滤器以防止火星和灰尘进人。热风不要直接吹向器身,尽可能从器身下面均匀地吹向各个方向,使潮气由箱盖通气孔放出。还可以用感应加热法解决,这种方法是是将器身放在油箱内,外绕组线圈通以工频电流,利用油箱壁中涡流损耗的发热来干燥。此时箱壁的温度不应超过115~120℃,器身温度不应超过90~95℃。为了缠绕线圈的方便,尽可能使线圈的匝数少些或电流小些,一般电流选150A,导线可有用35~50mm2的导线。油箱壁上可垫石棉条,导线绕在石棉条上。只有保证电源变压器干燥,才能够延长它的使用寿命。

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