电源变压器计算

电源变压器计算
“乙猪”同学提出电源变压器计算问题，他的要求是做6P3PX2单端：
高压输出：330V，140ma ；
灯丝1：5V，3A；
灯丝2：6.3v，3A，
初、次级间应加有屏蔽层。

计算如下：
（1）计算变压器功率容量（输入视在功率）：
P ＝（1.4×高压交流电压×电流＋3组(灯丝电压×电流)）/ 效率
＝（1.4×330×0.140＋5×3＋6.3×3/ 0.9
＝（64.7＋15＋18.9）/ 0.9
＝110VA
（2）计算原边电流
I1＝1.05×P / 220＝0.525A
（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。

按照2.5A/mm2计算,则D＝0.70×√I
并规整为产品规格里有的线径（可查资料）：
按照线材规格表选定：
原边直径D1＝0.51mm
高压绕组直径D2＝0.23mm
灯丝绕组1直径D3＝1.2mm
灯丝绕组2直径D4＝1.2mm
验算实际单位面积载流密度：
原边（0.51mm，截面积0.2043 mm2，通过电流0.525A）载流密度：2.57A/mm2
高压绕组（0.23mm，截面积0.04155mm2，通过电流0.7×0.140A）载流密度：2.36A/mm2 灯丝绕组1（1.2mm，截面积1.131mm2，通过电流3A）载流密度：2.65A/mm2
灯丝绕组2（1.2mm，截面积1.131mm2，通过电流3A）载流密度：2.65A/mm2
(4) 铁心需要截面面积
S0＝1.25√P ＝1.25×√110＝13.1CM2
（5）手头现有铁心：
手头现有铁芯型号舌宽＝34MM＝3.4CM
手头现有铁芯叠厚5.2CM
铁心截面面积17.68CM2
（6）手头现有铁心有效截面积：
S1＝舌宽×叠厚/ 1.1 ＝16.07 CM2 可用。

（7）计算每伏匝数
计算式：每伏匝数n＝（45000）/（B×S1）
其中B＝10000－12000（中等质量硅钢片）
或15000（Z11等高质量硅硅片）
或8000（电动机用硅钢片）。

S1：铁心有效截面积，等于（舌宽×叠厚）/1.1
手头现有铁芯是中等质量铁心，取B＝11000 则：
n＝450000 / B×S1
＝450000 /（11000×16.07）
＝2.545 ( T / V )
（8）计算每组匝数
原边圈数：N1＝220n＝220×2.545×0.95＝532（T）
副边高压：N3＝330×1.05×n＝880（T）－－这是一半，还要再×2＝1760T。

灯丝1（5V）：N4＝5×1.05×n＝13（T），
灯丝2（6.3V）：N5＝6.3×1.05×n ＝17（T），
（10）计算每层可绕圈数（窗口两端要留下0.5MM×2，线包两端各留2.5MM）。

选用的铁心窗口高度H=51mm，则可绕线高度h＝H－0.5×2－2.5×2＝45mm＝4.5CM，
查表得知：带漆皮最大外径
D1Max＝0.56mm
D3Max＝0.255mm
D4Max＝1.28mm
D5Max＝1.28mm
查“每厘米可绕圈数表”得到
原边每层可绕：17.9×4.5＝80圈，
高压每层可绕：39.2×4.5＝176圈，
灯丝2每层可绕：7.8×4.5＝35圈，
灯丝3每层可绕：7.8×4.5＝35圈。

（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：
原边绕组：532/ 80＝6.65，取7层，
高压绕组：1760/176＝10.0，取10层，
灯丝1绕组+ 灯丝2绕组合绕在同1层，（间隔开2MM）。

（12）绝缘设计
骨架用1MM红钢纸，外加0.15MM覆膜青壳纸2层；
原边绕组的层间垫纸用0.08MM电缆纸；
副边高压绕组的层间垫纸用0.06MM电缆纸；
各个组间绝缘用0.15MM覆膜青壳纸2层＋0.08MM电缆纸2层；
线包外绝缘用0.15MM覆膜青壳纸1层＋0.08MM电缆纸2层
（13）计算线包（压实的）厚度：
＝（1＋0.15X2）（骨架及内层绝缘）
＋（7×0.56＋6×0.08）（原边绕组）
＋（0.15×2＋0.08×2）（原边与隔离层间绝缘）
＋（0.10）（隔离层）
＋（0.15×2＋0.08×2）（组间绝缘1）
＋（10×0.255＋9×0.08）（高压绕组）
＋（0.15×2＋0.08×2）（组间绝缘2）
＋（1.28）（灯丝1、2）
＋（0.15×2＋0.08×2）（线包外绝缘）
＝1.30＋4.40＋0.46＋0.10＋0.46＋3.27＋0.46＋1.28＋0.46
＝12.19mm
（14）检验“蓬松系数”
蓬松系数＝（铁片窗口宽度－0.5）/ 线包（压实的）厚度
“蓬松系数”一般可以在1.2－1.3间，蓬松系数小者要注意绕的紧，蓬松系数过大说明选的铁心规格大了，要重选重算。

检验：
蓬松系数＝17 / 12.19 ＝1.394
结论：该铁心规格大了，可以设计更大容量。

考虑到铁心很大，可以做成更大的。

可以做6P3PX2推挽：
高压输出：330V，200ma ；
灯丝1：6.3v，2.5A，
灯丝2：6.3v，2.5A，
灯丝3：5V，3A；
初、次级间应加有屏蔽层。

计算如下：
（1）计算变压器功率容量（输入视在功率）：
P ＝（1.4×高压交流电压×电流＋3组(灯丝电压×电流)）/ 效率
＝（1.4×330×0.20＋6.3×2.5+6.3X2.5＋5×3）/ 0.9
＝（92.4＋15.75+15.75＋15）/ 0.9
＝154VA
（2）计算原边电流
I1＝1.05×P / 220＝0.737A
（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。

按照3.0A/mm2计算,则D＝0.65×√I
并规整为产品规格里有的线径（可查资料）：
选定：
原边直径D1＝0.55mm
高压绕组直径D2＝0.29mm
灯丝绕组1直径D4＝1.12mm
灯丝绕组2直径D4＝1.12mm
灯丝绕组3直径D5＝2 X 0.8mm，
验算实际单位面积载流密度：
原边（0.55mm，截面积0.2376 mm2，通过电流0.737A）载流密度：3.10A/mm2
高压绕组（0.25mm，截面积0.04909mm2，通过电流0.7×0.20A）载流密度：2.85A/mm2 灯丝绕组1（1.12mm，截面积0.9161mm2，通过电流2.8A）载流密度：3.06A/mm2
灯丝绕组2（1.12mm，截面积0.9161mm2，通过电流2.8A）载流密度：3.06A/mm2
灯丝绕组3（2 X0.80mm，截面积2X0.5027mm2，通过电流3A）载流密度：2.98A/mm2 (4) 铁心应有截面面积
S0＝1.25√P ＝1.25×√154＝15.6CM2
（5）实际铁心截面积：
手头现有铁芯型号舌宽＝34MM＝3.4CM
手头现有铁芯叠厚5.2CM
铁心截面面积17.68CM2
（6）手头现有铁心有效截面积：
S1＝舌宽×叠厚/ 1.1 ＝16.07 CM2 大于15.6MM2，可用。

（7）计算每伏匝数
计算式：每伏匝数n＝（45000）/（B×S1）
其中B＝10000－12000（中等质量硅钢片）
或15000（Z11等高质量硅硅片）
或8000（电动机用硅钢片）。

S1：铁心有效截面积，等于（舌宽×叠厚）/1.1
假设手头现有铁芯是中等质量铁心，取B＝11000 则：
n＝450000 / B×S1
＝450000 /（11000×16.07）
＝2.545 ( T / V )
（8）计算每组匝数
原边圈数：N1＝220n＝220×2.545×0.95＝532（T）
副边高压：N3＝330×1.05×2.545＝882（T）－－这是一半，还要再×2＝1764T。

灯丝1（6.3V）：N5＝6.3×1.05×2.545 ＝17（T），
灯丝2（6.3V）：N5＝6.3×1.05×2.545 ＝17（T），
灯丝3（5V）：N4＝5×1.05×2.545＝13（T）双线并绕。

（10）计算每层可绕圈数（窗口两端要留下0.25MM×2，线包两端各留2.5MM）。

选用的铁心窗口高度H=51mm，则可绕线高度h＝H－0.5－2.5×2＝45.5mm＝4.55CM，
查表得知：带漆皮最大外径
D1Max＝0.60mm
D2Max＝0.275mm
D3Max＝1.12mm
D4Max＝1.12mm
D5Max＝0.86mm
查“每厘米可绕圈数表”得到
原边每层可绕：16.7×4.55＝76圈，
高压每层可绕：36.4×4.55＝165圈，
灯丝１每层可绕：8.9×4.55＝40圈
灯丝２每层可绕：8.9×4.55＝40圈，
灯丝３每层可绕：11.6×4.55＝52圈。

（11）各绕组的层数
前面已经算出各组圈数，则各绕组的层数：
原边绕组：532/ 76＝7.0，取7层，
高压绕组：1764/165＝10.7，取11层，
灯丝1绕组+ 灯丝2绕组合绕在同1层，（间隔开2MM）。

灯丝３绕1层（双线并绕）
（12）绝缘设计
骨架用1MM红钢纸，外加0.15MM覆膜青壳纸1层；
原边绕组的层间垫纸用0.08MM电缆纸；
副边高压绕组的层间垫纸用0.05MM电缆纸；
各个组间绝缘用0.15MM覆膜青壳纸2层＋0.08MM电缆纸1层；
线包外绝缘用0.15MM覆膜青壳纸2层
（13）计算线包（压实的）厚度：
＝（1＋0.15）（骨架及内层绝缘）
＋（7×0.60＋6×0.08）（原边绕组）
＋（0.15×2＋0.08）（原边与隔离层间绝缘）
＋（0.10）（隔离层）
＋（0.15×2＋0.08）（组间绝缘1）
＋（11×0.275＋10×0.05）（高压绕组）
＋（0.15×2＋0.08）（组间绝缘2）
＋（1.12）（灯丝1、2）
＋（0.15×2＋0.08）（组间绝缘3）
＋（0.86）（灯丝3）
＋（0.15）（线包外绝缘）
＝1.15＋4.68＋0.38＋0.10＋0.38＋3.525＋0.38＋1.12＋0.38＋0.86＋0.31
＝13.27mm
（14）检验“蓬松系数”
蓬松系数＝（铁片窗口宽度－0.5）/ 线包（压实的）厚度
“蓬松系数”一般可以在1.2－1.3间，蓬松系数小者要注意绕的紧，不然可能绕完了发现装不进铁片；蓬松系数过大说明选的铁心规格大了，要重选重算。

检验：
蓬松系数＝17 / 13.27 ＝1.28
可行。

电源变压器计算
坛里“黄金甲”同学提出电源变压器计算问题，回了几个跟贴，现汇总如下。

其他同学看看不无好处，遂发于此。

他的要求是：
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采用“GEIB一35”。

计算如下：
（1）计算变压器功率容量（输入视在功率）：
P ＝（1.4×高压交流电压×电流＋灯丝1电压×电流＋灯丝2电压×电流）/ 效率＝（1.4×260×0.15＋5×3＋6.3×3）/ 0.9
＝（54.6＋15＋18.9）/ 0.9
＝98.33VA
（2）计算原边电流
I1＝1.05×P / 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＝0.65×√I （0.65×电流的开方）
并规整为产品规格里有的线径（可查资料）：
选定：
原边直径D1＝0.45mm
高压绕组直径D2＝0.25mm
灯丝绕组直径D3＝D4＝1.12mm
(4）铁心截面面积
S0＝1.25√（P）＝1.25×√98＝12.5CM2
（5）铁心叠厚：
根据他的要求铁芯型号采用“GEIB一35”，
查到：舌宽＝35MM＝3.5CM
则：叠厚＝12.5 / 3.5 ＝3.6CM
一般地（叠厚/舌宽）在1－2之间是比较合适的。

（6）铁心有效截面积：
S1＝舌宽×叠厚/ 1.1 ＝11.454 CM2
（7）计算每伏匝数
计算式：每伏匝数n＝（45000）/（B×S1）
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（Z11等高质量硅硅片）
或8000（电动机用硅钢片）。

S1：铁心有效截面积，等于（舌宽×叠厚）/1.1
假定是中等质量铁心，并且保守点，取B＝10000
则：
n＝450000 / B×S1
= 450000 /（10000×11.454）
＝3.93 (T / V )
（8）计算每组匝数
原边圈数：N1＝220n＝220×3.93×0.95＝822（T）
副边高压：N2＝260×1.05×n＝1073（T）－－这是一半，还要再×2＝2146T。

灯丝1（5V）：N3＝5×1.05×n＝21（T）
灯丝2（6.3V）：N3＝6.3×1.05×n ＝26（T）
（10）计算每层可绕圈数（窗口高度两端要留下3MM）：
查得该铁心窗口高度h＝61.5mm，
查表得知：选用的漆包线带漆皮最大外径
D1Max＝0.51mm
D2Max＝0.30mm
D3Max＝1.23mm
D4Max＝1.23mm
按照每层可绕：N ＝（h－0.5－2×3）/（K×DMax）计算
（分子的含义是：由h＝61.5mm＝＝》可绕线宽度为61.5－0.5－2×3＝55mm）
（分母是排线系数K×最大外径DMax，对于初学者，小于0.3的线K＝1.20，0.3－0.8的线K＝1.15，大于0.8的线K=1.10。

如您已经有较好的绕线经验，K可以＝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（最后有讨论）。

（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
骨架，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1层＋0.15MM覆膜青壳纸2层＋0.08MM电缆纸1层；
（绕组外绝缘同组间绝缘）
（13）计算线包（压实的）厚度：
＝（1＋0.15+0.08）（骨架及内层绝缘）
＋（9×0.51＋8×0.08）（原边绕组）
＋（0.08×2＋0.15×2）（组间绝缘1）
＋（隔离层，如可能用0.05铜箔，如无，就用与高压绕组同直径的线绕一层代）
＋（0.08×2＋0.15×2）（组间绝缘2）
＋（14×0.30＋13×0.05）（高压绕组）
＋（0.08×2＋0.15×2）（组间绝缘3）
＋（1.23）（灯丝1）
＋（0.08×2＋0.15×2）（组间绝缘4）
＋（1.23）（灯丝2）
＋（0.08×2＋0.15×2）（线包外间绝缘）
＝1.23＋5.23＋0.46＋0.30＋0.46＋4.85＋0.46＋1.23＋0.46＋1.23＋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1.2－1.3间，蓬松系数小者要注意绕的十分紧才行，蓬松系数过大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1.3－1.35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 / 16.37 ＝1.34
很合适的呀。

（15）修正方案：：
灯丝绕组可以选用0.8nn直径漆包线2根并绕（0.80线最大外径0.89，每层可绕54圈，6.3V绕组26×2，刚好可以绕下）。

这样导线可以分布开来不至于只有半边，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 / 15.69 ＝1.41
这就非常之宽松了，说明选的铁心规格大了，利用手头现有铁心当然可以。

保证可以成功。

计算完毕。

（16）讨论：
当然阿，也可以选用2.5A/mm2的电流密度，不妨计算一下。