变压器制作与参数计算.docx
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变压器制作与参数计算
变压器的绕制方法计算及注意事项
生活中各种电器的工频变压器无论是自行设计绕制，还是修复烧坏的变压器，都会涉及到部分简单的计算，教科书上的计算公式虽然严谨，但实际运用时显得复杂，不其方便。
本文介绍实用的变压器计算的经验公式。
先看一实例：
实例：
现要制作一个80W的降压变压器，输入220V输出45V,
请问用多大胶心，初次级各用什么线径，绕多少匝？
（以FU1为初级电压，U2为次级电II为初级电流，12为次级电流）
2、根据需要的功率确定铁芯截面积的大小
S=1.257p=125780^11.2cm2
2、求每伏匝数
30=45/11.2=4.02匝
3、求线圈匝数
初级CU讦U1C00=220X4.02=884.4匝
次级U）2=1.05U200o=1.05X45X4.02^189.9匝
4、求一、二次电流
初级IXP/U：
l=80/220a0.36A
次级I2=P/U2=8O/45~1.78A
5、求导线直径
初级（根号I】）=0.72^036^0.43mm
次级（根号12）=0.7272.7821.28mm
注:
此为理论计算值，实际绕制可根据结果改变各值。
本人绕制线径均大于理论值，扎数比变为88：
20使用时并无异常。
单相小型变压器简易计算方法
1、根据容量确定一次线圈和二次线圈的电流
l=P/U
I单位A、P单位vA、U单位v.
2、根据需要的功率确定铁芯截面枳的人小
S=1.25VP（注：
根号P）
S单位cm2
3、知道铁芯截面积（cm2）求变斥器容呈
P=（S/1.25）2（VA）
4、每伏匝数
u）o=45/S（注：
45为系数，下文提到）
5、导线直径
d=0.7271（根号I）
6、一、二次线圈匝数
u）l=Ulu）o
u）2=1.05U2u）（注：
考虑损耗，次级扎数要稍人些，1・05亦可改变）
1铁芯的选择
根据自己需要的功率选择合适的铁芯是绕制变压器的第一步。
如果铁芯（硅钢片）选
用过大,将导致变压器体积增大，成本升高,但铁芯过小,会增大变压器的损耗，同时■
载能力变差。
为了确定铁芯尺寸，首先要算岀变压器次级的实际消耗功率，它等于变压器次级各绕组电压、负载电流的乘积之和。
如果是全波整流变压器，应以变压器次级电压的1/2计算。
次级绕组消耗功率加入变压器本身损耗功率，即为变压器初级视在功率。
一般次级绕组功率在10w以卜•的变压器，其本身损耗町达次级实际消耗功率的30〜50%,其效率仅为50〜70%,次级绕组功率在30W以卜•损耗约20〜30%,SOW以卜•损耗约25〜20%,100w以卜•损耗约1075%,100W以上损耗约10%以下，上述损耗参数是关于普通插片式变压器的。
如果按照R型变压器、c型变压器、环形变压器的顺序，损耗参数依次减小。
根据上述计算的变压器初级总功率可以选定铁芯。
铁芯面枳S=aXb（cm2）.如附图所
/J＜：
变压器视在功率与s的关系用下述经验公式选用：
wkJFI
Pl为变压器初级总视在功率，单位为：
VA（伏安），s为应选铁芯截面枳，K为一系数，
随变压器P1大小不同选用不同的K值。
同时考虑到硅钢片Z间的绝缘漆、空隙的影响，K
与P1关系为:
Pl:
K值：
10VA以下
2〜2.2
50VA以下
2〜1.5
100VA以下
1.5—14
2.每伏匝数计算
选定铁芯s以后。
再确定每伏匝数，以使绕制的变斥器有台理的激磁电流。
常用的经验
公式为:
N=（40-55）/S,N为每伏匝数。
根据不同质量的硅钢片选取系数40〜55。
比较高级的高硅钢，用眼观察表面有鳞片结晶.且极脆，只弯折1〜2次即断裂，断处参差不齐
系数取为40
硅钢片表面光洁，弯折4〜5次仍不易断，断面为整齐直线
系数取50以上
求出每伏匝数后乘以220V即为初级匝数，乘以次级婆求电压数即为次级各绕组匝数。
内为导线有电阻，电流流过时会右电压降，求出的次级匝数应增加5-10%（根据负载电流选择，电流人者可增加较人比例）。
3.导线直径的选择
根据各绕组负载电流的人小，选择不同直径的漆包线。
可用卜•列经验公式求出：
d=0.8x/i,（0.8为系数，収值不同，上例釆用0.72。
深入理解高频还要考德穿
透深度公式：
d=66.1/（f）T/2）
单位：
IA.d（导线直径）mm」
4.绕制方法及注意事项
由于现在的漆包线绝缘强度大幅度捉高，因此对50W以卜的小功率变压器人多釆用阻燃塑料什架叠绕法，但必须选用高强度漆包线，且绕制吋仍应逐圈排线，严禁人幅度斜跨,以免增大导线间电位差。
对50W以上的变床器，由于每伏匝数减少，导线间电压差较高，最好采取每层垫绝缘纸（0.05mm厚的电缆纸、牛皮纸）的方法，在绕制中应绝对避免上层*线滑入下层。
各绕组间绝缘应视绕组电压决定。
初次级之间应垫4层以上0.1mm的电缆纸，忌用不干胶胶带。
匕述叠绕法的小功率变压器，如果次级有两组以上绕组，每组之间也应用两层电缆纸绝缘。
如果变压器是用在音响或视听器材中.在筝层绕制法中初次级Z间应垫入静电屏蔽层。
绕好后.插硅钢片也需注意、必须插紧，以避免产生电磁噪音。
无论双E形还是EI形，其端II要紧密接触.宜交叉插，不能冇空隙。
最后的4〜5片可从中间插入，以免损坏线包。
然后进行烘干、浸漆。
对50W以卜的变压器可采取内热法烘干。
方法是：
将变压器所有次级绕组短路，与60〜100W/220V灯泡串联接入巾电，使其自动升温。
灯泡越人温度越高，但在密闭状态下，使其温度在80度以下较安全。
电源变压器简易设计
电源变压器是低频变压器.本文介绍的方法适介50Hz一T•瓦以下普通交流变压器的设计.
（1）电源变压器的铁心.它-•般采用硅钢片.硅钢片越薄,功率损耗越小，效果越好.整个饮心足仃许多硅钢片叠成的，每片之间要绝缘.买来的硅钢片，表面有一层不导电的氧化腿,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斥器铁心的截面枳，计算初次级各线圈的圈数等.所谓铁心截面枳S是指硅钢片中间舌的标准尺寸a和叠加起來的总厚度b的乘积.如果电源变压器的初级电压是U1,次级冇n个组，各组电压分别是5辺22各组电流分别是I2bI2旷・，I2“,•・・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*l2n・
第二步，计算变压器的功率p.算出P2后.考世到变压器的效率是口，那么初级功率pi=P2/n,q一般在0.8〜0.9之间.变压器的功率等于初，次级功率之和的一半,也就是P=（Pl+P2）/2
第三步，查铁心截面积S.根据变压器功率，由式（2.1）计算出铁心截而枳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.根据铁心截面枳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值町以这样选取：
质最优良的硅钢片，収11000高斯（高斯定理）；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BI每伏圈数N'应该比N增加5%〜10%,也就是N'在1.05N-1.1N之间选取.
第五步，初次级线圈的计算•初级线圈N1=N*U1.次级线圈N21=N*UM/N22=N,*U22…,N2=N*U2n.
第八•步，查导线直径.根据各线圈的电流人小和选定的电流密度，由式（2.3）町以得到各组线圈的导线直径•一般电源变压器的电流密度可以选用3安/亳米？
第七步，校核.根据计算结果，荒出线圈毎层圈数籾层数，再算出线圈的大小，看看窗II足否放得卞.如果放不下，可以加人一号铁心，如果太空，可以减小一号铁心.采用国家标准
GEI铁心，而且舌宽a和叠厚b的比在1:
1^11.7之间，线圈是放得卜的.各参数的计
算公式如下:
In⑸=0.498*ln（P）+0.22-（2.1）
ln（N）=-0.494*ln（P）-0317*ln（B）+6.439-（2.2）
ln（D）=0.503*ln（l）-0.221-（23）
变量说明：
P：
变压器的功率.单位：
瓦（W）
B:
硅钢片的工作磁通密度•单位：
高斯（Gs）S:
铁心的截面枳.单位：
平方厘米（cm2）N:
线圈的每伏圈数.单位：
圈每伏（N/V）I：
使用电流.单位:
安（A）
D:
导线直径.单位：
毫米（mm）
GEI铁心规格
铁心片铁心规格尺寸（mm）中间舌片净截面枳（emJ型号a*bcHhL铁心片厚
0.2mm铁心片厚0.3mm
变压器的铁心与绕组
为减小交变磁通在铁心中所引起的涡流损耗，铁心一般用厚为035-0.5mm的硅钢片希装而成;并且在硅钢片两面涂以绝缘漆•信号变床器还采用坡莫介金作铁心.硅创片台热轧和冷轧两种.热轧硅钢片的工作磁通密度一般取0.9-1.21钢片常冲成”111”形，叠装成铁心.绕组套在中间的铁心柱上.冷轧硅钢片的导磁性能比热轧好,它的工作磁通密度允许达到1.8T,所以铁心体积町以缩小.它的导磁有方向性，顺着辙轧方向的导磁性能好,故通常将冷轧硅钢片卷成环形铁心，然后切成两半C形，将绕组分别套在铁心柱上以后，再将两半铁心粘成整体.变压器的绕组由原边绕组和副边绕组组成.原边绕组後输入电压，副边绕组接负戦.原边绕组只有一个，副边绕组为一个或多个.原副边绕组套装在同一铁心柱上•套在两个铁心柱上的原边绕组或副边绕组可分别相互串联或并联.
附:
变压器原副边绕组要套在同一铁心柱的原因把原副边绕组套在同一铁心柱上时，由于原副边绕组紧挨在一起（间隙实际上很小，它等于原副边绕组之间绝缘纸的厚度）部分漏磁通在空气中的路径大受限制,因此漏磁通小.而边绕组没有套在原边绕组上时，漏磁通在空气中可以自由经过，无空间限制，因此在同样的磁势卜漏磁通就大.
将原副边绕组套在一起的合理Z处即在于漏抗压降小，对变压器运行有利.因为变压器副边电压是随副边电流变化而变化的,减小原副边的漏阻抗就可以减小电压变化.为了使变压器制边电压比较稳定，总是设法减小变乐器的漏抗.如果把变压器的原副边绕组分开放置,则漏抗将人人增加，以致负我变动时副边电床变化很大，这样的变压器就不能满足使用上的要求.
变压器的规格参数与使用
使用变压器首先要弄清并严格遵守制造厂提供的铭牌数据,以避免因使用不当而不能充分利用，甚至损坏.变压器铭牌上的主要额定数据有：
1.额定电压5和U2
原边额定电压U1是指原边绕组上应加的电源电压（或输入电压），副边额定输出电用U2通常是指原边加U1时副边绕组的开路电圧.使用时原边电用不允许超过额定值（一般规定电压额定值允许变化±5%）.考虎行載运行时变压器令内阻抗压降，所以副边额定输出电压U2应较负载所需的额定电压高5-10%.X4于负载是固定的电源变压器，副边额定电压U2有时是指负载下的输出电压.
附:
输入电压不能超过额定电斥的原因变圧器中主磁通和激磁电流的关系称为铁心的磁化曲线，它是一条具有饱和特性的非线性曲线.当主磁通小于额定电丿E时对应的主磁通时，磁化曲线近似为线形;超过此值后，主磁通就逐渐趙向饱和.此时，如果再增加磁通,即增加U1,则电流就会急剧增加，这样变圧器就会因过热而马匕烧毁.因此，在使用变压器时,必须注意变压器的额定电压和电源电压要一致.
2.额定电流II和12
额定电流是指变压器按规定的工作时间（长时连续工作或短时工作或间歇断续工作）运行时原副边绕组允许通过的最人电流，是根据绝缘材料允许的温度定下来的.由于铜耗,电流会发热.电流越人，发热越厉書，温度就越高.在额怎电流卜•，材料老化比较慢.但如果实际的电流人人超过额定值，变压器发热就很厉害,绝缘迅速老化，变压器的寿命就要人人缩短.
3.额定容量S
额定容量是视在功率，是指变压器副边额定电压和额定电流的乘枳.它不是变压器运行时允许输出的试大右功功率，后者和负戦的功率因数仃关.所以输出功率在数值上比额定容量小.
4.额定频率
使用变压器时，还要注意它对电源频率的要求.因为在变压器中，在设计变压器时,是根据〔定的电源电压等级及频率来确定匝数及磁通最人值的.如果乱用频率，就有可能变压器损坏•例如一台设计用50Hz,220V电源的变压罷若用25Hz,220V电源，则磁通将要増加一倍，由于磁路饱和,激磁电流剧增，变床器马上烧毁.所以在降频使用时，电源电床必须与频率成止比地卜降.另外，在维持磁通不变的条件下，也不能用到400Hz,1600V的电源上.此时虽不存在鐵路的饱和问题，但是升频使用时耐压和铁耗却变成了主要矛盾.因为铁耗与频率成1.5-2次方的关系.频率增大时，铁耗増加很多.由于这个原因，一般对于铁心采用0.35mm厚的热轧硅钢片的变床器,50Hz时的磁通密度可达0.9-1T,而400Hz时的磁通密度只能取到0.4T.此外变压器用的绝缘材料的耐压等级是一定的，低压变压器允许的工作电压不超过300-500V.所以在升频使用时，电源电压不能与频率成正比的增加，而只能适当地增加.
高频逆变器的变压器线圈绕制方法
简单高频逆变器的绕制方法：
首先用纸盒或蜩料片根据铁芯面积做一个线圈架.然后在线圈架上绕线圈•先绕初级，初级绕好后，用电容器纸或牛皮纸绕三层，做为初次级的绝缘，再绕次级，次级两个54圈（这个变压器输入是220伏，输出是双27V）按照这样町以得出每圈是0.5V,也就是初级是440圈绕成的.次级绕好后再绕二层电容器纸或牛皮纸与铁芯绝缘.然后插铁芯，可以三片铁芯一起交叉插.铁芯插好后通电试验，如果电压符合要求，浇绝缘漆烘干.线圈的层与层之间町用电容器纸或牛皮纸绝缘.初级用薄纸.也可不用•本人用此方做过好多变压器.运行效果良好.
高频逆变器变压器的制作:
可根据自己的需要选用一个机床用的控制变压器.我用的是1UUW的控制变压器.将变压器铁芯拆开，再将次级线圈拆卜米.并记录卜毎伏圈数.然后币.新绕次级线圈.用1.35mm的漆包线，先绕一个22V的线圈，在中间抽头,这就是主线圈.再用0.47的漆包线线绕两个4V的线圈为反馈线圈，线圈的层间用较厚的牛皮纸绝缘.线圈绕好后插上铁芯.将两个4V次级分别和主线圈连在-•起,注总头尾的别接反了.町通电测电压.如果4V线圈和主线圈连接后电压增加说明连接正确,反之就是错的.可换一下接头.这样变压器就做好了.
高频逆变器电阻的选择:
两个与4V线圈串联的电阻可用电阻丝制作.可根据输出功率大小选择电阻的人小，一般的儿个欧姆.输出功率人时，电阻越小，偏流电阻用1W的300欧姆的电阻.不接这个电阻也能工作.但由于管子的参数不一致有时不起振，故好•接一个.
三极管的选择:
每边用三只3DD15并联.共用六只管子.电路连接好后检查无错谋，就可以通电调整了.
接上莆电池,找一个100W的白炽灯做负載.打开开关，灯泡应该能正常发光.如果不能正常发光，可减小基极的电阻.直到能正常发光为止.再接上彩电看能否正常启动.不能正常启动也是减小基极的电阻.调整完毕后就可以正常使用了.
我的高频逆变器和充电器做在了一个机壳内，输出并联在了家里的交流电源上•并安装上了继电器，停电时町自动切换为逆变器供电，并切断外电路，来电时自动接上交流电切断逆变器供电并转入充电状态.如果没仃停电來电状态指示灯的话，停电來电时无感觉.
绕制变压器的简单方法
绕制变压器的方法相对比较简单：
首先确定你的变斥器功率.例如50瓦，先到电器市场去购买绕变压器用的铁芯.那利右适合你适用的各种变压器铁心.这一步很重要.在变压器的而枳确定后就要决定铁心的厚度.这里所说的面积主要是指铁心的中间部分的宽度我们叫它舌宽，铁心的面积等于舌宽乘以厚度.貝体计算方法为：
先计算每伏所需要的匝数.公式为：
4.5乘以10的五次方再除以（铁心的磁通密度X铁心的截面枳）.铁心的磁通密度是要凭经验来判断的一般在1000至20000高斯左右，取一片铁心用手上卜•来回的折以卜，如比较脆容易折断磁通密度就比较高，质量就比较好.人约在15000至20000左右.
接下来根据电压计算匝数，只要每伏匝数乘以电压就是了.计算初级220伏，然后计算次极灯丝，接下来计算屏极电压.
然后就是要具体的绕制了，在绕Z前先要做一个线圈的模只，是用硕纸板和胶粘接出来的中间一个方形的筒子人小和铁芯的外径一样（和舌宽与厚度一样），以便绕好了后将铁心一片一片的放进硬纸壳儿•但应该记住铁心在纸壳儿里边是交叉的放进去的目的是为了变压器制作完成后使用时铁芯漏磁少点儿.
还应注意再绕制线圈时-般是先绕出及220伏的.再绕制屏极的，故后绕制灯丝的.另外还要根据它们乞个线圈的具体需要电流强度来选择漆包线的线径.
还应注意的是在绕制线圈时必须一圈一圈一层一层的密绕.不能够乱绕.尽管我们现在的漆包线的耐床•强度都很高不太会出现匝间短路的现彖•但密绕的目的主要是为了能够有效地减少经整流后的50赫兹交流声.如果能够在初级和次极Z间多绕一层隔离层就更好了.隔离层也使用漆包线任意线经只绕一层.只接-端而且是U接接地另一端空着.也可以降低交流声•还要指出的是在初级和次极之间是要使用普通的纸绕卜.两层为的是把初级和次级进行隔离开来以防触电.
故后一道于•续是全部绕制完成后先进行通电试验，用万用表测屋一I、•各个绕组的输出电压是否准确.再确定无误后再进行一道于•续：
将变压器整体放入容器中倒入绝缘淸漆，并使其浸透然后放在炉子边或足烤箱中烤干.这样任工作时铁心就不会因为固定不好而发出振动的翁嗡声.如同老的那种口光灯整流器发出的声音
怎么样，现在知道变圧器是怎样绕制了吧.动手试试吧。
电源变压器计算（实例说明）
电源变压器计算
高压输出：
260V,150ma；
灯丝1：
5V,3A；
灯丝2：
6.3v,3A中心处抽头；
初、次级间应加有屏蔽层。
根据他的要求铁芯型号釆用“GEIB—35”。
计算如下：
（1）计算变压器功率容量（输入视在功率）：
P=（1.4X高压交流电压X电流+灯纟£1电压X电流+灯丝2电压X电流）/效率
=（1.4X260X0.15+5X3+6.3X3）/0.9
=（54.6+15+18.9）/0.9
=98.33VA
（2）计算原边电流
ll=1.05XP/220=0.469A
（3）按照选定的电流密度（由计划的连续时间决定），选取漆包线直径。
如按照3A/mm2计算：
D=0.65X>/l（0.65X电流的开方）
并规整为产品规格里有的线径（可査资料）：
选定：
原边直径Dl=0.45mm
高压绕组直径D2=0.25mm
灯丝绕组直径D3=D4=1.12mm
（4）铁心截面面枳
S0=1.25V（P）=1.25XV98=12.5CM2
（5）铁心叠厚：
根据他的要求铁芯型号采用“GEIB—35”，
査到：
舌宽=35MM=3.5CM
则:
叠厚=12.5/3.5=3.6CM
一般地（叠厚/舌宽）在1一2之间是比较合适的。
（6）铁心有效截面积：
Sl=舌宽X叠厚/1.1=11.454CM2
（7）计算每伏匝数
计算式：
每伏匝数・=（45000）/（BXS1）
其中
B=10000-12000（中等质量硅钢片，如原先上海无线电27厂产品铁心）或15000（ZH等高质屋硅硅片）
或8000（电动机用硅钢片）。
S1：
铁心仔效截面积，等于（舌宽X吾厚）/1.1
假定是中等质量铁心,并且保守点,取B=10000则：
n=450000/BXSl
=450000/（10000X11.454）
=3.93（T/V）
（8）计算每组匝数
原边圈数：
Nl=220n=220X3.93X0.95=822（T）
副边高压：
N2=260X2.05Xn=1073（T）一一这是一半，还要再X2=2146T。
灯丝1（5V）：
N3=5X1.05Xn=21（T）
灯丝2（6.3V）：
N3=6.3X1.05Xn=26（T）
（10）计算每层町绕圈数（'窗II高度两端要留F3MM）：
查得该铁心窗II高度h=61.5mm,
查表得知：
选用的漆包线带漆皮最人外径
DlMax=0.51mm
D2Max=0.30mm
D3Max=1.23mm
D4Max=1.23mm
按照每层可绕：
N=（h-0.5-2X3）/（KXDMax）计算
（分子的含义是：
由h=61.5mm==»可绕线宽度为61.5-0.5-2X3=55mm）
（分母是排线系数KX最大外径DMa<,对于初学者，小于03的线K=1.20,03-0.8的线K=1.15,大于0.8的线K=1.10oo如您己经有较好的绕线经验，K町以=105〜102）
代入上述数据得到：
原边每层可绕：
94圈
高压每层可绕：
154圈
灯丝每层可绕：
39圈（瑕后有讨论）。
（也可以直接查“每厘米可绕圈数表”得到）
（11）各绕组的层数
前面已经算出各组圈数则，则各绕组的层数：
原边=822/94=8.74,取9层高压=2146/154=13.94,取14层灯丝1：
1层，
灯丝2：
1层。
（12）绝缘设计
什架，用1MM厚红钢纸，外加0.15MM覆膜青壳纸1层+0.08MM电缆纸1层：
原边绕组垫纸用0.08MM电缆纸：
副边高压绕组垫纸用0.05MM电缆纸；
组间绝缘用0.08MM电缆纸2层+0.25MM覆膜青亞纸2层+0.08MM电缆纸1层：
（绕组外绝缘同组间绝缘）
（23）计算线包（压实的）厚度：
=（14-0.15+0.08）（骨架及内层绝缘〉
+（9X0.514-8X0.08）（原边绕组）
+（0.08X2+0.15X2）（组间绝缘1）
+（隔离层，如可能用U.S铜箔，如无，就用勺高压绕组同宜性的线绕一层代）
+（0.08X2+0.15X2）（组间绝缘2）
+（14X0.30+13X0.05）（高压绕组）
=1・23+5・23+0.46+0・30+0・46+4・85+0・46+1・23+0・46卜2.23+0.46=16.37mm
（14）检验“蓬松系数”
蓬松系数=铁片窗口宽度/线包（压实的）厚度
“蓬松系数”一般可以在1.2-13间，蓬松系数小者要注总绕的十分紧才行，蓬松系数过人说明选的铁心规格大了，要重选重算。
对于经验不多的初学者，不妨以13-135进行检验。
不然可能绕完了发现装不进铁片。
检验：
蓬松系数=22/1637=134。
（15）修正方案:
：
灯丝绕组町以选用0.8nn直径漆包线2根并绕（0.80线最人外径0.89,每层可绕54圈，6.3V绕组26X2,刚好町以绕卜）。
这样导线可以分布开來不至于只有半边,绕出来的线包就比较平整。
还可以减小绕组厚度。
这时，计算线包（压实的）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
蓬松系数=22/15.6
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