小型電力變壓器設(shè)計(jì)方法與技巧

一、設(shè)計(jì)2kVA以下的電源變壓器及音頻變壓器

一些電子線路設(shè)計(jì)人員及電子、電工愛(ài)好者經(jīng)常碰到設(shè)計(jì)好的變壓器，繞制時(shí)卻繞不下；另外，設(shè)計(jì)的變壓器，在帶足負(fù)載后，次級(jí)電壓明顯下降。還有一部分設(shè)計(jì)的變壓器的性能良好，但成本較高而沒(méi)有商業(yè)價(jià)值。筆者在這里談?wù)勛儔浩鞯脑O(shè)計(jì)方法與技巧。

●變壓器截面積確定：

大家知道鐵芯截面積是根據(jù)變壓器總功率“P”確定的(A=1.25*SQRT(P)。在設(shè)計(jì)時(shí)，假定負(fù)載是恒定不變的，則其鐵芯截面積通�？蛇x取計(jì)算的理論值。如果其負(fù)載是變化比較大的，例如，音頻、功放電源等變壓器的截面積，則應(yīng)適當(dāng)大于理論計(jì)算值．這樣才能保證有足夠的功率輸出能力(因?yàn)橐坏┙孛娣e確定后，就不可能再選擇功率余量了)。如何確定這些變壓器的"P"值呢?應(yīng)該計(jì)算出使用時(shí)負(fù)荷的最大功率。并且估算出某些變壓器在使用中需要輸出的最大功率。特別是音頻變壓器、功放電路的電源變壓器等(筆者測(cè)試過(guò)多種功放電路的音頻變壓器、功放電路的電源變壓器；音頻變壓器在大動(dòng)態(tài)下明顯失真，電源變壓器在大動(dòng)態(tài)下次級(jí)電壓明顯下降。經(jīng)測(cè)算，截面積不夠是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因之一)。

●每伏匝數(shù)的確定：

變壓器的匝數(shù)主要取決于鐵芯截面積和硅鋼片的質(zhì)量，通常從參考書(shū)籍計(jì)算出的每伏匝數(shù)是比較多的，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，從理論設(shè)計(jì)的數(shù)值上，將每伏匝數(shù)降低10％～15％是沒(méi)有問(wèn)題的。例如，一只35W的電源變壓器，根據(jù)理論計(jì)算(中矽鋼片8500高斯)每伏匝數(shù)為7.2匝，而實(shí)際每伏只需6匝就可以了，且這樣繞制的變壓器空載電流在26mA左右。

筆者和同行在解剖過(guò)日本生產(chǎn)的家用電器上的電源變壓器時(shí)發(fā)現(xiàn)。他們生產(chǎn)的變壓器每伏匝數(shù)比我們國(guó)產(chǎn)的變壓器線圈匝數(shù)要少得多，同樣35W的電源變壓器每伏匝數(shù)只有4．8匝，空載電流45mA左右。通過(guò)適當(dāng)減少匝數(shù)。繞制出來(lái)的變壓器不但可以降低內(nèi)阻，而且避免了采用普通規(guī)格硅鋼片時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的繞不下的麻煩。還節(jié)省了成本，提高了性?xún)r(jià)比。

●漆包線的線徑確定：

線徑是根據(jù)負(fù)載電流而確定的。由于在不同的情況下，漆包線通載電流差距較大，故確定線徑的幅度也較大，一般在額定的電流下連續(xù)工作的變壓器，其工作電流基本不變，但在散熱條件不理想，且環(huán)境溫度比較高時(shí)，應(yīng)按電流密度為2A/mm2選取漆包線的線經(jīng)。如果變壓器連續(xù)工作時(shí)負(fù)載電流基本不變，但本身散熱條件很好，環(huán)境溫度又不高，漆包線按電流密度2.5A/mm2選取線徑：假如一般時(shí)段工作電流只有最大電流的1／2。漆包線按電流密度3—3.5A／mm2選取線徑。音頻變壓器的漆包線按電流密度3.5～4A/mm2選取線徑。這樣，因時(shí)制宜取材，既可保證質(zhì)量又可大大降低成本。

二、兩種特殊變壓器設(shè)計(jì)方法與技巧

●高壓工頻變壓器：

這類(lèi)變壓器往往工作電壓幾千伏，但電流只有毫安至幾十毫安，由于電壓較高，次級(jí)的絕緣要求很高，在繞制時(shí)，常采用層層墊紙，這按通常方法設(shè)計(jì)且采用普通規(guī)格化的硅鋼片是繞不下的。故應(yīng)選用窗口較大的硅鋼片，另外適當(dāng)增加疊厚，用加大截面積的辦法來(lái)減少初、次級(jí)的匝數(shù)。

●多次級(jí)的變壓器：

這類(lèi)變壓器的次級(jí)多數(shù)在七八組以上。電流大小不等，但每組不一定同時(shí)接負(fù)載，所以計(jì)算功率不一定全部算進(jìn)去，只要將同時(shí)帶負(fù)載的次級(jí)繞組計(jì)算出來(lái)即可。同樣應(yīng)選窗口較大的硅鋼片，初級(jí)線圈的線徑應(yīng)根據(jù)次級(jí)各組同時(shí)使用的實(shí)際功率確定。采用以上的方法設(shè)計(jì)。既能保證性能又可以降低生產(chǎn)的成本。