小型电源变压器的绕制

小型电源变压器的绕制
2013-02-22 06:46:14| 分类：实用电路图| 标签：|字号大中小订阅
小型电源变压器绕制前的准备工作
【1】选择导线和绝缘材料：根据计算的匝数和导线截面，选用相应规格的漆包线。

经验表明对小型低压(500伏以下)变压器，“一、二次侧绕组截面乘以相应匝数，所得总面积占窗口面积的30%左右时，一般是能够绕的下，也是比较适当的。

如经核算后，超过以上数值的范围时，则可考虑把匝数较多的那组绕组改用小一号的导线。

或者改用性能较好的绝缘材料，这样线包不致于因装不进铁芯而返工。

绕组的绝缘材料须考虑耐压要求和允许厚度，层间绝缘厚度应按二倍层间电压的绝缘强度选用，对于1000 伏以内要求不高的变压器也有用电压峰值即1.414倍层间电压为选用标准。

对铁芯绝缘及绕组间绝缘，按对地电压的二倍来选取。

【2】制作木芯：木芯是用来套在绕线机轴上支撑骨架的，以进行绕线，通常用杨木或杉木按铁芯尺寸（a'x b’）做成，如图
所示。

木芯的截面稍比铁芯中心柱截面(axb)大一些，以便于镶插硅钢片。

木芯的长度L应比铁芯窗口的高度大一些(约为L=11/3h)，木芯的中心孔直径为10毫米，必须钻得正直，木芯四边亦须互相垂直，否则绕线时将会发生幌动、绕组不易平齐等缺点。

木芯边角需用砂纸略磨成圆角，以便于套进骨架，绕好后抽取也容易。

【3】做骨架：绕组骨架除支撑绕组作用外，还起对地绝缘的作用。

因此要求它既具有一定机械强度，还应具有一定的绝缘强度。

对容量为1千伏安以下的变压器，多采用纸芯无框骨架，如图abcd
所示。

无框骨架的长度h应比铁芯窗高h稍短些(通常短2毫米左右)，骨架的边沿也必须平整垂直，可利用旧锯条磨成的裁纸刀来切割。

按照图(b)中虚线用裁纸刀划出浅沟，以便弯折。

沟的滦度以不划穿纸厚为原则，沿沟痕把弹性纸折成四方形，第⑤面与第①面重叠，用胶水粘合。

对容量较大（1-5千伏安)或高压等绝缘性能要求较高的变压器，可以采有框骨。

框架可用钢纸，（或称反白)以及玻璃纤维板等材料做成。

图(c)为活络的框架结构。

框架上下两块边框板、四侧采用两种形状的夹板、以及六块夹板拼合而成一只完整的框架。

绕线
首先裁剪好各种绝缘纸（布)，它们的宽度应等于骨架的长度，而长度应稍大于骨架的周长，但需计入绕组逐渐绕大后所需的裕量。

一般电压在500伏以下的变压器，层间绝缘按导线直径粗细而有所不同，例如线径大于0.2毫米的多采用电缆纸或牛皮纸;线径小于0.2毫米的多采用透明纸。

对铁芯绝缘(对地绝缘)则采用二层电缆纸和二层黄蜡布。

绕组间绝缘与对铁芯绝缘相同。

开始绕线前，先在套好木芯的骨架上衬垫好对铁芯的绝缘，用胶水粘牢。

然后将木芯中心
孔穿人绕线机轴固紧，如图2-32(a)所示。

起绕时，在导线引线头(或结束时在线尾)压人一条黄蜡布的折条（l厘米宽)以便抽紧起始线头(或线尾)，如图2-32(b)的所示。

起绕时，导线不可过于靠近骨架边沿，大约留出2-3毫米的空间，以免绕线时漆包线滑出(或称崩线)、插片时碰伤导线绝缘。

导线要求绕得紧密而整齐，不允许有迭线现象。

注意掌握好如下要领: 绕时
将导线稍微拉向绕组前进的相反方向(约5°左右，如图2--33 示).。

拉线的手顺绕组前进方向而移动。

拉力大小随导线粗细而变化，这样导线就容易排齐的。

绕线时要通过绕制的具体实践，才能熟能生巧地掌握住绕线的规律。

绕组层次技照一次侧、静电屏蔽、二次侧高压绕组和二次侧低压绕组（如灯丝绕组)依次迭绕，当二次侧绕组数较多时，每烧好一组后，应用对万用表测量是否通路。

最后将整个统组包好对铁芯绝缘，用胶水粘牢。

一般电子设备中的电源变压器需在一、二次侧绕组间放置静电屏蔽，屏蔽层用薄铜箔(约厚0.1毫米左右)，其宽度比骨架长度h'稍短1-3毫米，而长度比一次侧绕组的周长短10毫米左右，将铜箔夹在一、二次侧绕组的绝缘垫层间，注意不能碰触导线或自行短路、如图2-34所示。

铜箔上焊出一条软线引出接地。

如果缺乏铜箔，也可用铝箔或锡箔代替，或者密绕一层0.12-0.15毫米的漆包线,一端埋在绝缘层内，一端引出接地。

当线径大于0.2毫米时，绕组引出线可利用原线，绞合后如图2-35所示引出即可。

当线径小于0.2毫米时，应采用多股软线焊接后引出，以防弯断或拉断。

_引出线的绝缘套管应按耐压等级选用。

两导线接头处漆皮一定要刮清，然后用松香焊剂焊牢，不宜用焊膏，并要防止徦焊。

绝缘处理的简易方法
为防潮和增加绝缘强度绕组绕好后，一般应作绝缘处理。

在实验室条件下可用‘INZ刷法处理，即在绕线过程中每绕完一层，就涂刷一层薄凡立水，然亏垫上绝缘层，继续绕线这样有
助于粘牢导线。

绕组绕好后。

通电方法是用一个500伏安的自耦变压器及交流电流表((1o倍于被测高压的电流额定值)与被测变压器相连，如图3-36所示，逐渐增大自耦变压器的辙输出电压，使电流达到高压侧规定电流的2-3倍为，为止。

线包温度将慢慢上升，半小时后如线包不
烫手补可再适当增大电流，直到烫手为止(此‘ 时温度约7o-4oTyo线包通电12小时左右，即可烘千绕制时涂刷的多余凡立水‘
如果条件许可，则采用“浸泡法”处理，1wpv 将绕好的线包放在烘箱(电撰箱或·800瓦的- 红外线灯泡烘韧内预热，加温勤}}N:$ooc}}},s小时取出后立即浸人尹k凡立水越中约半小耽右，取出后潍通风处滴干，然后再进供箱加砂遮到·800C洪拐小时左右，进行烘午处理。

如果没有绝缘漆，，也可用u90法”处理，即把白蜡熔化在容器内，，放入已预烘过的绕组浸15"30汾钟，取出自然千燥凝固即可不用烘烤o,此法只能达到防潮的目的。

一般电子设备中的电源变压器需在一、二次侧绕组间放置静电屏蔽，屏蔽层用薄铜箔(约厚0.1毫米左右)，其宽度比骨架长度h'稍短1-3毫米，而长度比一次侧绕组的周长短10毫米左右，将铜箔夹在一、二次侧绕组的绝缘垫层间，注意不能碰触导线或自行短路、如图2-34所示。

铜箔上焊出一条软线引出接地。

如果缺乏铜箔，也可用铝箔或锡箔代替，或者密绕一层0.12-0.15毫米的漆包线,一端埋在绝缘层内，一端引出接地。

当线径大于0.2毫米时，绕组引出线可利用原线，绞合后如图2-35所示引出即可。

当线径小于0.2毫米时，应采用多股软线焊接后引出，以防弯断或拉断。

_引出线的绝缘套管应按耐压等级选用。

两导线接头处漆皮一定要刮清，然后用松香焊剂焊牢，不宜用焊膏，并要防止徦焊。

铁芯镶片
铁芯镶片要求紧而牢，否则铁芯截面达不到计算要求，将造成磁通密度增大而发热，使硅钢片产生振动噪音。

镶片时，在线包两边，一片一次地交叉对镶，而在线包中部则应两片一次地交叉对镶。

因为当线包中镶满钢片时，余下大约1/6的钢片往往比较难镶，俗称紧片。

这部分紧片需用旋凿撬开每两片一组的钢片夹缝才能插入。

并用木锤慢慢敲入。

在插条形片时，切忌直向插片，以免擦伤线包。

当骨架嫌小或线包体积嫌大时，切不可硬行将钢片插入，以免损伤骨架或线包。

这时可将铁芯中心柱或两边柱锉小些，亦可线包套在木芯上，用两块木板夹住线包两侧，在台钳上缓缓压扁一些。

镶片完毕后、应把变压器放在平板上、两头用木锤敲打平整，尤其对E形两钢片间不能留有空隙。

最后用螺钉或夹板固紧铁芯，并把引出线焊到焊片上。

6、成品测试
（1）绝缘电阻测试:用兆欧表测试各组绕组之间和它们对铁芯的绝缘电阻，其值应不低于一500兆欧。

（2）空载电压测试:当一次侧电压加到额定值时, 各绕组的空载电压允许误差为:二次高压绕组误差⊿U≦±5%，二次侧低压绕组误差⊿U≦±5%,中心抽头电压误差⊿U≦±2% 。

（3）空载电流测试:铁芯镶片后的电源变压器，应先用自偶变压器供电，当一次输入电压为额定值时，空载电流约为5%-8%的额定电流值，而不应大于满载电流的10-20%，否则表明绕组有短路现象。

如空我电流大于额定电流的10%时使用，损耗就较大；当空载电流超过额定电流的20%时，就不能使用，因为它的温升将超过允许的数值。

导线直径的计算：
选取电流密度j=3.0安/毫米2，求出各绕组所用导线截面积。

W1绕组：St1=I1/j=0.5/3.0=0.167(毫米2)
查表14-4选得相应截面的导线的线径d1=0.47毫米，再由表14-15查得Q型漆包线的导线包括漆膜的外径d'2=0.52毫米。

W2绕组：St2=I2/j=0.2/3.0=0.067(毫米2)
查表14-4选得相应截面的导线的线径d2=0.29毫米，再由表14-15查得Q型漆包线的导线包括漆膜的外径d'2=0.33毫米。

W3绕组：St3=I3/j=0.1/3.0=0.0333(毫米2)
查表14-4选得相应截面的导线的线径d2=0.29毫米，再由表14-15查得Q型漆包线的导线包括漆膜的外径d'2=0.24毫米。

复核电流密度
j3=I3/St3=0.1/0.0347=2.88(安/毫米2)
（6）根据绕组尺寸核算窗口面积：
由图2-27，已知铁芯窗高h=48毫米，可求得各绕组每层绕制匝数
n1=0.9[h-(2-4)]/d'1=0.9(48-3)/0.52=79(匝)
n2=0.9(48-3)/0.33=123(匝)
n3=0.9(48-3)/0.24=169(匝)
各绕组所绕的层数如下：
m1=W1/m1=770/79=9.75=10(层)
m2=2W2/m2=1030*2/123=16.75=17(层)
m3=W3/m3=132/169=0.78=1(层)
各绕组排布如图2-27（b）所示，其中绝缘衬垫选用如下：
对地（铁芯）绝缘：用两层电缆纸（0.07毫米）加一层黄蜡布（0.14毫米）
厚度r=2x0.07+0.14=0.28毫米
绕组间绝缘：与对地（铁芯）绝缘相同。

绕组层间绝缘：一次侧绕组较细用白玻璃纸一层&=0.04毫米
二次侧绕组中较粗用电缆纸一层&2=&2=0.07毫米
绕组框架用弹性纸1毫米厚，外包对地绝缘共厚B0=1+0.28=1.28毫米，因此总厚度B由下式可求得：
B=(B0+B1+B2+B3)x(1.1-1.2)
={B0+[m1(d'1+&1)+r]+[m2(d'2+&2)+r]+[m3(d'3+&3)+r]}x1.1
={1.28+3x0.28+10x0.55+17x0.36+0.31}x1.1
=14.05x1.1
=16毫米
此绕组厚度正好等于窗宽，此方案可行，但必须紧绕。

绕组的引出线布置如图2-27（C）所示。

图算法
图算法是常用的简化方法，它句以代替繁复的计算，用法简单。

对于50 周，1千伏安以下的小型变压器比较适用。

具体方法如下:
在图2-28中，P.表示变压器的容量伏安);s表示铁芯截面（厘米2）; W/U表示每伏需要绕的匝数(匝/伏);B表示磁通密度(高斯)。

这四根标尺中，Ps和S在同一根直线上。

如果已知变压器的输出容量Ps,则在S标尺上即能得出所需的铁芯净截面积为多少厘米配方.根据所选择的钢片质量高低，确定磁通密度B的数值(一般B选在8000...10000左右)，将所确定的S 点和B点连成一直线，便得与W/U标尺的交点，此交点便是该变压器每伏所需要绕的匝数W/U(匝/V)。

图2-8中右侧的另外三根标尺表示在确定的电流下，取不同电流密度j时所需的导线直径的大小。

使用在精密仪表和仪器设备装置中，取j=2安/mm2；使用在-般仪器设备中，取j=3 安/平方毫米。

【例2】若已知变压器容量Ps=40伏安，磁通密度B=10000高斯，U1=220伏，I1=0.182安，I2=1.11安。

试用图算法设计此变压器。

解：如果取j=2.5安/毫米2，则从图2-28中可得
S=7.8厘米2；W/U=5.9匝/伏
d1=0.3毫米；d2=0.75毫米
W1=1298匝；W2=213匝
使用时注意：
.(1)变压器是由二次侧绕组的电压与电流的乘积来决定的。

当有一个以上的二次侧绕组时，它的输出总容量是全部二次侧绕组输出容量之和。

(2)对于小变压器来说，由于电阻压降较大，所以一般用增加二次侧绕组匝数来补偿(增加二次侧绕组匝数5-10%左右，若要求得精确一些，必须先计算绕组的电阻R，然后计算补偿满载时电阻压降IR所需要的匝数，即补偿匝数W=lR/每伏匝数。

表2-10 列出了1千伏安以下部分容量的变压器铁芯及每伏匝数等技术数据，可以直接查得, 不必计算。

*图2-8的关系近似地符合下列公式：
（1）S=1.25√Ps；（2）W/U=3.6x10?/B√Ps
(3) Ps=I.U；（4）d=1.13√I/j。

弹性纸厚度t (毫米) 0.5 0.8 1.0 1.0-1.5
表14-4常用园铝、铜线的规格
直径（毫米） 截面积（毫米2） 铝
铜
每1千米的净重 (公斤) 20°C 时每1千米的直流电阻（欧） 75°C 时每1千米的直流电阻（欧）
每1千米
的净重
(公斤)
20°C 时每1千米的直流电阻（欧）
75°C 时每
1千米的
直流电阻
（欧） 0.05 0.00196 0.0175 8970 11060 0.06 0.00283 0.0252 6210 7660 0.07 0.00385 0.0342 4570 5640 0.08 0.00503 0.0447 3500 4320 0.09 0.00636 0.0565 2760 3410 0.10 0.00785 0.0698 2240 2770 0.11 0.00950 0.0845 1854 2290 0.12 0.01131 0.1005 1556 1918 0.13 0.0133 0.1179 1322 1630 0.14 0.0154 0.1368 1142 1410 0.15 0.01767 0.157 995 1227 0.16 0.0201 0.019 875 1080 0.17 0.0227 0.202 775 956 0.18 0.0255 0.226 690 852 0.19 0.0284 0.262 620 765 0.20 0.0314 0.085 901 1100 0.279 560 692 0.21 0.0346 0.097 820 1000 0.308 506 628 0.23 0.0415 1.122 682 835 0.369 424 524 0.25 0.0491 0.133 577 705 0.436 359 443 0.27 0.0573 0.155 494 604 0.509 307 379 0.29 0.0661 0.178 428 524 0.587 266 329 0.31 0.0755 0.204 375 458 0.671 233 285 0.33 0.0855 0.231 331 405 0.760 206 254 0.35 0.0962 0.260 294 360 0.855 183 226 0.38 0.1134 0.306 250 305 1.008 156.0 191.3 0.41
0.1320
0.357
214
262
1.170
133.0
164
0.44 0.1521 0.411 186 227 1.352 116.0 142.5 0.47 0.1735 0.469 163 199.5 1,54 101.0 125.0 0.49 0.1886 0.509 150 183.5 1.68 93.3 115.0 0.51 0.204 0.550 138.6 169.5 1.81 86.0 106.2 0.53 0.221 0.600 128.0 156.5 1.98 79.4 98.2 0.55 0.238 0.643 119.0 145.5 2.12 73.7 91.2 0.57 0.255 0.689 111.0 135.5 2.27 68.8 85.2 0.59 0.273 0.734 103.6 127 2.42 64.2 79.5 0.62 0.302 0.813 93.8 114.7 2.68 58.0 72.0 0.64 0.322 0.869 88.0 107.5 2.86 54.5 67.4 0.67 0.353 0.950 80.2 98.0 3.13 49.6 61.5 0.69 0.374 1.01 75.7 92.5 3.32 47.0 58.0 0.72 0.407 1.10 69.5 85.0 3.62 43.0 53.3 0.74 0.430 1.16 65.8 80.5 3.82 40.6 50.5 0.77 0.466 1.26 60.7 74.4 4.14 37.6 46.5 0.80 0.503 1.36 56.3 68.9 4.17 34.9 43.1 0.83 0.541 1.46 52.4 64.0 4.81 32.4 40.1 0.86 0.581 1.57 48.7 59.6 5.16 30.2 37.3 0.90 0.636 1.72 44.5 54.5 5.66 27.5 34.1 0.93 0.679 1.83 41.7 51.7 6.04 25.8 31.9
0.96 0.724 1.95 39.1 47.8 6.43 24.3 30.0
1.00 0.785
2.12 36.1 44.1 6.98 22.3 27.6 1.04 0.849 2.28 3
3.3 40.9 7.55 20.7 25.6 1.08 0.916 2.47 30.9 37.8 8.14 19.20 23.7 1.12 0.985 2.65 28.8 35.1 8.75 17.80 22.0 1.16 1.057 2.85 26.8 32.8 9.40 16.6 20.6 1.20 1.131 3.05 25.0 30.6 10.05 15.50 19.17 1.25 1.227 3.31 23.1 28.2 10.91 1
4.3 17.68 1.30 1.327 3.58 21.5 26.1 11.80 13.2 16.35 1.35 1.431 3.86 19.8 24.2 12.73 12.30 14.10 1.40 1.539 4.15 18.4 22.5 13.69 11.40 13.90 1.45 1.651 4.45 17.15 20.9 14.70 10.60 13.13 1.50 1.767 4.77 16.00 19.6 1
5.70 9.33 12.28 1.56 1.911 5.15 14.80 18.1 17.0 9.18 11.35 1.62 2.06 5.56 13.73 1
6.8 18.32 8.53 10.5 1.68 2.22 5.93 12.75 15.6 19.7
7.90 9.78 1.74 2.33 6.40 11.95 14.54 21.1 7.37 9.12
1.81
2.57 6.95 11.00 1
3.45 22.9 6.84 8.45 1.88 2.78 7.49 10.2 12.45 2
4.7 6.31 7.80
1.95
2.99 8.06 9.46 11.60 26.5 5.88 7.26
2.02
3.20 8.65 8.85 10.8 28.5 5.50 6.78 2.10 3.46 9.34 8.18 10.0 30.8 5.11 6.27 2.26
4.01 10.83 7.05 8.63 3
5.7 4.39 5.41 2.44 4.68 12.64
6.05
7.40 41.6 3.76 4.63 2.63 5.43 14.65 5.22 6.37 4
8.3 3.24 4.00
2.83 6.29 16.98 4.50 5.50 55,9 2.80
3.45
3.05 7.31 19.75 3.88
4.74 6
5.0 2.41 2.97 3.28 8.45 22.8 3.35 4.10 75.1 2.08 2.57 3.53 9.79 2
6.4 2.89 3.54 8
7.0 1.80 2.22
3.80 11.34 30.6 2.49 3.05 100.8 1.55 1.915
4.10 13.20 3
5.6 2.14 2.62 117.3 1.332 1.642 4.50 15.90 43.0 1.78 2.18 141.4 1.108 1.362
4.80 18.1 48.9 1.56 1.91 160.9 0.973 1.198
5.20 21.2 57.4 1.33 1.627 188.8 0.827 1.020 注：表中计算公式如下：
每1千米的净重G=1000(米)x截面（毫米2）x比重x10-3 公斤
其中铜的比重为8.9克/厘米3；铝的比重为2.7克厘米3
每1千米的直流电阻：Rt=电阻系数x1000/截面（毫米2）.欧1000米
其中当温度t=20°时铜的电阻系数为0.0175欧.毫米2/米
__________________铝的电阻系数为0.0283欧.毫米2/米
其中当温度t=75°时铜的电阻系数为0.0217欧.毫米2/米
_________________铝的电阻系数为0.0346欧.毫米2/米
表14-15 Q型、QQ型、及QZ型漆包线规格
计算实例
[例1]设计一单相变压器，规格要求如图2-26所示。

解：（1）计算变压器输出总功率：图中W2绕组供全波整流用，且用π 型滤波器，因此实际输出功率应为绕组视在功率的0.7-0.8左右。

Ps2=kB（2U2I2）=0.77x560x0.2=86.2(伏安)
式中：取kB=0.77。

Ps3=U3I3=36x0.1=3.6(伏安)
Ps=Ps2+Ps3=90(伏安)
（2）变压器的输入视在功率Ps1：取效率η=0.9。

Ps1=Ps/η=90/0.9=100(伏安)
一次侧电流
I1=(1.1-1.2)Ps1/U1=1.1x100/220=1.1x0.455=0.5(安)
（3）铁芯截面积S:
S=K0√P2
=1.4x√90=1.4x√90=1.4x9.5=13.3(厘米2)
式中：K0按表2-8中取为1.4。

选用a=32毫米的硅钢片（表2-9），则可算得铁芯叠片厚b'=1.1xS/a=1.1x41.5=45.6取b'=45。

校验b'/a=4.5x105/9600x13.3=3.5(匝/伏)
式中：取Bm=9600高斯。

因此
W1=U1xW0=220x3.5=770(匝)
W2=1.05U2xW0=1.05x280x3.5=1030(匝)
W3=1.05U3xW0=1.05x36x3.5=132(匝)
式中：取1.05是考虑增加5%匝数补偿负载压降。

小型电源变压器绕制数据
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对于小型变压器的电流密度一般选用J=2-3平方毫米，变压器短时工作时可以取J=4 -5A平方毫米。

变压器一次绕组绕制情况如下：变压器铁芯中柱外面套上由青壳纸做的绕组框架或弹性纸框架，包上电缆纸与两层黄蜡布，厚度为B0.。

在框架外面每绕一层绕组后就得包上层间绝缘，其厚度为δ。

对于较细的导线，如0.2毫米以下的导线一般采用厚度为0.02-0.04毫米透明纸（白玻璃纸）；对于较粗的导线如0.2毫米以上的导线，则采用厚度为0.05-0.07毫米的电缆纸（或牛皮纸）；对再粗的导线则可用厚度为0.12毫米的青壳纸（或牛皮纸）。

当整个一次侧绕组绕完后，还需要在它的最外面裹上厚度为γ 的绕组之间的绝缘纸，可用厚度为0.12毫米的青壳纸或2-3层电缆纸夹2层黄蜡布等。

然后再绕次级。