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變壓器設(shè)計(jì)的全過(guò)程

我們以電子電源技術(shù) 利用TL431作大功率可調(diào)穩(wěn)壓電源一文中(以下簡(jiǎn)稱《利》)所用變壓器為例,一步一步帶領(lǐng)大家完成這個(gè)變壓器設(shè)計(jì)的全過(guò)程。
在這篇文章中,我們不去推導(dǎo)相關(guān)的應(yīng)用公式,只是希望讀者從這個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例中達(dá)到舉一反三的效果。
1.計(jì)算次級(jí)輸出功率(P2)
《利》文中最大輸出電壓為24V,假設(shè)額定輸出電流1A,調(diào)整管K790管壓降3V,倍壓整流電路功耗忽略不計(jì),則:
P2=(24+3)x1=27W
2.計(jì)算初級(jí)功率(P1)
假定變壓器效率η=0.75,則P1=27W/0.75=36W
注:變壓器的效率根據(jù)輸出功率的大小不同而略有變化,通常對(duì)于容量在100W以下的變壓器η在0.7-0.8之間,100W以下至1000W,在0.8-0.9之間,實(shí)際運(yùn)用時(shí),輸出功率低者取小值。
3.計(jì)算初、次級(jí)線圈的線徑(d)

式中,I——繞組工作電流, J——電流密度(通常J取3-3.5A/mm2)
初級(jí)繞組電流I1=36/220=0.164(A)
3.1初級(jí)繞組線徑

3.2次級(jí)繞組線徑:
次級(jí)繞組電流I2=1x1.17=1.17A
式中1.17是變壓器次級(jí)交流電流的整流系數(shù)。

因漆包線規(guī)格中無(wú)0.67mm,故取0.7mm。
通常我們將次級(jí)線圈的電流密度取較小值,以獲得小的電源內(nèi)阻及降低溫升。
4.計(jì)算鐵芯截面積
我們用下式計(jì)算鐵芯截面積(個(gè)人認(rèn)為是較簡(jiǎn)單的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式)

式中S——鐵芯截面積 K——系數(shù) P2——次級(jí)功率
K的取值和變壓器的輸出功率有關(guān),對(duì)于100W以下的K取1.25-1.1(功率大者取小值),100W-1000W可直接取1,本例取1.15,則:

從理論上來(lái)講,在鐵芯截面積不變的情況下,變壓器鐵芯的舌寬和疊厚可取任意比例,但實(shí)際設(shè)計(jì)中須要考慮線圈的制作工藝,外形的勻稱度,漏電抗等因素考慮,一般取舌寬約為1.5~2倍疊厚,本例中選片寬66mm的EI片,疊厚2.7cm。
5. 初、次級(jí)繞組匝數(shù)
5.1 計(jì)算每伏匝數(shù)(W0)

式中,f——交流電頻率(Hz) B——磁通密度(T) S——鐵芯截面積(CM2)
B值視鐵芯材料不同取值亦會(huì)不同,通用矽鋼片材料及其取值勤見(jiàn)下表:

本例中,選用H23片,B取1.42,則
5.2初級(jí)匝數(shù)(W1)
W1=220W0=1160(T)
5.2次級(jí)匝數(shù)(W2)

式中,1.2是整流后加濾波電容的系數(shù),1.12是為了補(bǔ)償帶負(fù)載后繞組阻抗引起的次級(jí)電壓降,通常次級(jí)匝數(shù)應(yīng)增加5%~25%(輸出功率小的取大值)。