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圆截面环形变压器设计方案
双击自动滚屏 发布者:liaijian 发布时间:9/2/2007 3:50:39 PM 阅读:2315

1 圆截面环形铁心的特性

OA型圆截面环形铁心,是在R型铁心的生产基础上发展起来的一种新型铁心,采用优质冷轧取向硅钢带,经曲线开料后呈橄榄形钢带,而后再卷绕成环形铁心。这种铁心的外形和铁心截面均呈现圆形,使铁心结构更为完美。OA型铁心综合了环形铁心和R型铁心的优点,因而在性能上表现更为出色。

OA型铁心与环形铁心相比:

1) 由于铁心截面为圆形,在相同的截面积Sc条件下,圆的周长要比方的周长短12%,因此可以节省铜线12%。

2) 圆形截面的铁心,其中磁场分布更为均匀,漏磁更小。

3) 导线内阻降低,电压调整率小。

4) 绕制线圈时,漆包线绕在圆形截面铁心的外周上,因无棱角,所以绕制时十分平滑,不易损伤漆包线而造成短路。

OA型铁心与R型铁心相比:

1) OA型铁心制作变压器时,无需骨架与支架、有利于降低成本。

2) 不用骨架,绕组平均匝长比R型减少约10%,因此内阻低、电压调整率好。

3) 绕组均匀分布在整个铁心表面,且紧贴铁心,所以漏磁比R型更小。

4) 遇到低压大电流的绕组,R型必须采用多根导线并联,而OA型则可用粗导线直接穿绕,省却并联之麻烦。

2 OA型铁心的结构尺寸及技术参数

OA型铁心开始试制时,参照R型铁心尺寸系列,从10VA~1000VA分为12个规格,经过一年多的实践,感到在100VA以上规格分档距离太大,所以OA型圆截面环形铁心的规格从今年起已增加到17个规格,这样设计时选择铁心的灵活性更大,具体规格参见表1所示。



表1推荐的磁感应强度B值,是考虑电源电压升高10%时,变压器仍应正常工作,因为在额定电压时,B值为1.6~1.65T,当电压升高10%时,B值上升到约1.8T,还未达到冷轧取向硅钢带的饱和点。如果你设计的电源变压器是由稳压电源供电的,电源电压的变化很小,那么,设计变压器时,B值可取1.75T。但由于为闭合磁路的铁心,如果B值取得太高,当变压器接通电源时的冲击电流要比EI型、C型铁心为大,所以设计变压器时,B值也不宜取得太高。

图1和图2是OA型铁心的磁化曲线和铁损曲线。



图1 OA型铁心磁化曲线





图2 OA型铁心铁损曲线



图3 变压器电原理图

3 OA型电源变压器设计方法

根据客户要求,设计一个音响设备用的OA型电源变压器,电气参数为:

初级:220V,50Hz:

次级:25V,3.2A。

计算变压器的初次级各项电气参数:

1) 次级功率

==25×3.2=80VA

2) 变压器效率η

假定η=0.85

3) 初级功率





4) 初级电源



设计步序:

1) 选择铁心

按表1 OA型铁心系列中,选择OA-80环形铁心。其铁心的各项参数为:

内径/外径 φ45/φ92mm

铁心直径 φ25 mm

截面积Sc φ4.92cm2

磁路长度 21.51cm

铁心重量 0.79kg

2) 计算初、次级匝数

初级匝数N1





每伏匝数





次级匝数N2





3) 导线直径

初级导线直径





次级导线直径



4)绕组结构

(1) 在OA-80型环形铁心上,用0.05×10聚酯薄膜带,按铁心外径穿心1/2迭包1层,此时,已包绝缘的铁心内径为φ43mm。

(2) 内径周长=π=43 3.14=135mm

(3) 初级绕组每层匝数m1





此设计在绕线时,以环形铁心的内圈排齐为准。

每绕1层导线,内径相应缩小,因此内圈上的每层匝数,以每层递减10t计算,初级绕组的层数应为5层。即S1=5层。

5)初级绕组厚度



6)次级绕组内径

(1)-2=43-2×3=37mm

再在初级绕组外用0.05×10聚酯薄膜带,按初级绕组外径穿心1/2迭包1层,此时,已包好绝缘的次级绕组内径即为φ35mm。

(2)次级绕组内径的周长




(3)次级绕组每层匝数




次级绕组层数=2层

7)次级绕组厚度





8)OA型变压器的最后内径





考虑包好外层绝缘后的内径约为φ28mm

9)OA型变压器绕组剖示图

10)初级绕组平均匝长





11)次级绕组平均匝长





12)初级绕组总长





13)次组绕组总长





14)初级导线重量





15)次级绕组重量





16)初级绕组直流电阻





17)次级绕组直流电阻





18)初级绕组电压降U





19)次级绕组电压降U





20)电压调整率△u%







图4 绕组剖示图

由于计算电压降是以R20℃时的电阻值,所以电压调整率△u%也是在20℃时的值,如果要计算在75℃时或95℃时的电压调整率,那么,应乘上一个温度系数的倍率即可。

以上每一道计算方法比较繁琐,所以我们绘制了一种变压器设计表格,只要将上述计算结果,输入表格中,比较简洁明了,既有利于核对,又便于保存。





变压器温升计算:

变压器完成后的外形尺寸见图5所示,散热面积Fm根据图5的尺寸,去掉中心内孔的面积,变压器的外表面散热面积约为200cm2,则单位面积的散热量为


 

查阅《电子变压器手册》第465页的温升曲线,温升为40℃。







图5 变压器外形图

文章作者: 徐士佐 张希望

 
 

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