变压器半个绕组的绕法及计算分析个人经验总结
输出变压器的绕制(单端)
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二:初级绕组匝数:600*初级电感量开平方值; 三:绕组漆包线直径:按照电流密度计算,通常取值 2.5A;或电流值开平方后*0.7;而电流值 取之屏极工作电流值. 四:次级匝数计算:
先计算初级与次级之间的匝数比值:公式 初级阻抗*0.85 系数/次级阻抗)开平方得数即为
匝数比. 将初级绕制匝数/匝数比=次级匝数. 先计算出阻抗比.然后通过阻抗比,才能计算出初级与 次级的匝数比
关于输出变压器的绕制(单端)摘至中国音响论坛 一般业余绕制输出变压器不必过多注重理论参数和公式计算,但有三项指标必须重视:1. 输出变压器阻抗。2.尽量大的电感量。3 尽量小的分布电容。 对于输出变压器阻抗,理论上讲即变压器阻抗必须和功放管内阻一致,这样才能达到该功放 管的最大设计功率,但实际制作胆机时,往往为了最佳音质而舍弃最佳功率,因而一般都取 变压器阻抗远大于胆管内阻。以 805 管为例,本人一般设计变压器时都取其胆内阻的 3-5 倍,因为有如此大的余量,所以只要按原设计者提供的数据绕制,一般都不会有什么问题。 尽量大的电感量和尽量小的分布电容,电感量大则低频好,分布电容小则高频好,但这本身 就是一对矛盾,因为要电感量大则分布电容必然也大,要分布电容小则电感量也必然会小, 如何解决这一对矛盾,既要电感量大,以保持低频好,又要分布电容小以保持好的高频,这 就是我们绕制输出变压器以保证音质的关键所在。如何解决好这一对矛盾呢?下面详细谈谈 个人的制作体会,不对之处请大家讨论。 1.为保证有尽量大的电感量,一定要选择大规格的铁芯,只有大规格铁芯才是大电感量的重 要保证,市售成品机往往低频下潜不深、缺乏弹性、没有冲击力,速度慢的重要因素都在其 为节约成本选用铁芯太小所致,尤其是单端机,因为要流气缝,铁芯规格小了肯定是不行的, 本人用于 10-20W 的小功率单端机的输出牛铁芯决不会小于舌宽 35mm,叠厚不得小于 65mm, 即 35×65 以上。而大功率单端机的输出牛一般都用舌宽 41mm,叠厚 75mm,也就是 41×75 以上,以保证该输出牛有足够的电感量,从而保证低频有很好的下潜,弹性和速度。
电力变压器绕组变形的测试方法及对比分析
电力变压器绕组变形的测试方法及比照分析十九冶电装分公司任兆兴内容摘要:本文从变压器绕组变形的测试原理、测试接线方法、变形的判断方法、现场检测要点等几个方面,分别介绍了低压电抗法和频率响应法在变压器绕组变形现场测试中的应用方法,并比照分析了低压电抗法和频率响应法之间的优点与缺乏。
关键词:变压器绕组变形、低压电抗法、频率响应法、现场检测要点、比照分析。
一、前言:电力变压器是电力系统中最重要的设备之一,直接关系着电网的平安运行。
据国家电网公司不完全统计,变压器绕组变形引起的事故占变压器事故的1/4以上。
因此,目前世界各国都在积极开展电力变压器绕组变形诊断测试,国家电网公司在?防止电力生产重大事故的二十五项重点要求?中,已明确把绕组变形试验列入变压器出厂、交接和发生短路事故后的必试工程。
变压器绕组变形是指电力变压器绕组在机械力或电动力作用下发生的轴向或径向尺寸变化,通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征。
变压器在遭受短路电流冲击或在运输过程中遭受冲撞时,均有可能发生绕组变形现象[1]。
变压器绕组发生变形后,其内部的电感、电容分布参数必然发生相对变化。
用常规方法(如测量变比、直阻和电容)判断变压器绕组是否发生变形是很困难的,一般只能通过变压器吊罩检查来验证,但吊罩检查不仅要花费大量的人力物力,而且对变压器本身也有一定的危害性。
因此能在现场不吊罩检查情况下快速判断变压器绕组有无变形的试验方法和仪器出现后,很快便得到了广泛的运用。
二、变压器绕组变形测试方法介绍:1、短路阻抗法:变压器绕组变形测试最早使用的方法是由前苏联提出的短路阻抗法。
其原理是通过测量变压器绕组在50Hz工频电压下变压器绕组的短路阻抗或漏抗,由阻抗或漏抗值的变化来判断变压器绕组是否发生了危及运行的变形,如匝间短路、开路、线圈位移等。
短路阻抗法主要用测量变压器绕组的短路阻抗等集中参数的变化来判断绕组是否发生变形。
但对变形不是特别严重的绕组或者缺陷仅在绕组的个别部位,集中参数的变化将不明显,使用一般检测短路阻抗的方法,很难获得必要的检测灵敏度,所以测量效果不是很好。
变压器实习报告
变压器实习报告变压器实习报告1我很高兴能与您有这样两周的时间呆在一起,向您学习的机会,时间虽短暂,您教授与我们的知识却远大于两周,这两周我过的充实且有意义,有时感觉疲惫,但想想,您站在讲台,我们做在座位上,您还在滔滔不绝的授课,我顿时一点疲惫之意都没有了我们电机知识其实很很疲乏,上学期学过就跟没有学过一样,全然不知书上的各种名词都是指的变压器和异步电动机上的什么地方,一点联想都搭不起来,完全想象不到,只是在课上听着电机老师生硬的讲,我就生硬地学,理解不了是关键,理论与实践结合不了,对应不起来是问题,好在,终于等到变压器和异步电动机的实习操作了,还郁闷这点知识学不会了呢!我也和大多数学生一样,只见过变压器地外壳和书上的图片,而第一周变压器便真切的摆在我面前,无论或内或外,大零件或小零件,各有什么用途,老师都一一不落的讲解到位了,感觉这才是学习变压器,有理论有实物。
这学期,在高电压绝缘这门课时,我们也学到了测绝缘电阻和吸收比的实验,而在实习时,我的知识得到了升华,弄通弄懂了这点知识。
在拆开变压器的时候,我负责拉起吊环,随着我一点一点将它拉起,变压器的绕组一点一点地展现在我面前,有点惊讶,当时都迫不及待地想知道各个结构的名称,在以后的学习过程中,好奇心与求知被逐渐减少了,并不是没有兴趣学了,而是我已经不满足教科书上的知识了准备到图书馆借本有关变压器的指导书刻苦钻研一下在电机实习时,我们学的是三相异步电动机,刚上课时,我看到电动机都发憷,心想这么大一机械该怎么拆,看来又是我多虑了,老师讲过后,觉得挺简单的么,老师似乎看出了我们强烈的求知欲望,还往深了讲了一下,讲到了钉子绕组和和绕组如何绕制,模具如何制作,定子如何制作及电动机出现问题,如何修理,判断故障原因,我们还观看了光盘,光盘上的知识几乎覆盖了我们的学习内容,不仅带我又复习一遍,还让我大开眼界,熟能生巧四个字是我观看光盘教学内容的最大感受,看着接线工人熟练的进行工作,而我却只是初学,挺不舒服的,但同学说的对,工厂中的工人也是从不会到会,一步一个脚印走出来的,熟能生巧!我就立刻有了信心,我年轻,我还有经历去学习更多的东西实习结束了,很不舍得,希望我们还有机会与三位老师学习,还有机会向您请教,我也给学院提点建议,可不可以在学理论课的同时,将变压器和电机等直接在教室上边讲边做,这样学习会更深刻的!老师,谢谢您!第一天的实习,我真的受益匪浅,上学期的电机运行技术只是理论,那么这一周的实习便是实践,我们几个人亲手打开了一台变压器,亲眼目睹了变压器内部的结构,知道了铁心和绕组等内部构件都是什么样子,激动死了,当时,虽然一不小心弄了一手变压器油,但值了因为我学习到了真正的知识。
正激变压器设计磁芯骨架及绕组线径设定总结
正激变压器设计磁芯骨架及绕组线径设定总结第一个需要面对的就是变压器骨架与磁芯的选择,其需要考虑的因素实在太多,我们列举其中一部分来讨论下。
首先用Ap法(磁芯面积乘积法)来计算变压器的AP值:AP=AW*Ae=(Ps*10^4)/(2ΔB*fs*J*Ku)AW: core之窗口面积.( cm^2);Ae: core有效截面积.( cm^2);Ps : 变压器传递视在功率( W ) Ps=Po/η+Po (正激式);ΔB: 磁感应增量( T );fs : 变压器工作频率( HZ );J : 电流密度( A )根据散热方式不同可取300~1000 A/cm^2;Ku: 磁芯窗口系数. 可取0.2-0.4.对于上式Ap算法得到的值,跟实际使用的变压器AP值相差较远,所以被人广泛诟病。
其实产生误差的根本原因是,上式基本上都是在工程应用中才有优化近似而得到的,所以有些参数是较为理想,而实际使用中很多的参数是变化的,甚至还有些分布参数在“捣乱”,所以造成了偏差,在实际使用在还要考虑到余量,所以对于计算得到的Ap值乘上一个1.5-2的系数比较合理。
其实这里的ΔB(磁感应增量)是个比较重要的物理量,需要大家注意。
ΔB表征磁芯的在电源工作时,磁感应强度的变化范围,ΔB=Bmax-Br,Bmax是最大磁感应强度,Br剩余磁感应强度。
在输入电压与工作频率不变的前提条件下,对于同一幅磁芯,ΔB取得越大,磁感应强度的变化范围越宽,磁芯的铁损越大,但所需要的匝数就越少,相应的铜损就小。
选用磁芯的时候,需要选择饱和磁通密度尽量高,剩余磁通密度尽量小的磁芯,这样可以实现得到AP值之后,可能有非常多的变压器都符合需要,这是首先需要考虑结构尺寸的限制,特别是高度与宽度的限制。
比如EFD30与EI28的AP值同样都是0.6cm4左右,但EFD30的高度小很多,更适合与扁平化的电源中,而EI28对于紧凑型电源则显得更重要。
其次,从降低漏感与分布电容的角度出发,应该选择骨架宽度较宽的变压器磁芯跟骨架,这样单层绕线的匝数会更多,有利于降低绕线层数,从而降低漏感与分布电容,关于漏感的问题,我们在后面再展开讨论再次,还要从通用性与经济性的角度来考虑,这是工程设计中无法回避的现实问题。
关于输出变压器的绕制
关于输出变压器的绕制(单端)一般业余绕制输出变压器不必过多注重理论参数和公式计算,但有三项指标必须重视:1.输出变压器阻抗。
2.尽量大的电感量。
3尽量小的分布电容。
对于输出变压器阻抗,理论上讲即变压器阻抗必须和功放管内阻一致,这样才能达到该功放管的最大设计功率,但实际制作胆机时,往往为了最佳音质而舍弃最佳功率,因而一般都取变压器阻抗远大于胆管内阻。
以805管为例,本人一般设计变压器时都取其胆内阻的3-5倍,因为有如此大的余量,所以只要按原设计者提供的数据绕制,一般都不会有什么问题。
尽量大的电感量和尽量小的分布电容,电感量大则低频好,分布电容小则高频好,但这本身就是一对矛盾,因为要电感量大则分布电容必然也大,要分布电容小则电感量也必然会小,如何解决这一对矛盾,既要电感量大,以保持低频好,又要分布电容小以保持好的高频,这就是我们绕制输出变压器以保证音质的关键所在。
如何解决好这一对矛盾呢?下面详细谈谈个人的制作体会,不对之处请大家讨论。
1.为保证有尽量大的电感量,一定要选择大规格的铁芯,只有大规格铁芯才是大电感量的重要保证,市售成品机往往低频下潜不深、缺乏弹性、没有冲击力,速度慢的重要因素都在其为节约成本选用铁芯太小所致,尤其是单端机,因为要流气缝,铁芯规格小了肯定是不行的,本人用于10-20W的小功率单端机的输出牛铁芯决不会小于舌宽35mm,叠厚不得小于65mm,即35×65以上。
而大功率单端机的输出牛一般都用舌宽41mm,叠厚75mm,也就是41×75以上,以保证该输出牛有足够的电感量,从而保证低频有很好的下潜,弹性和速度。
2.为保证有尽量小的分布电容:a.各绕组尽量分多层绕制,一般来讲初级绕组不得小于5-7层,次级绕组也必须分5-7层,夹在初级绕组当中,因为这样即有很好的藕合,且各绕组的分布电容呈串联结构,而电容是越串联越小的。
b.注意绕制工艺,手法也是减少分布电容的重要措施。
变压器绕制方法
1 开关电源变换器的性能指标开关电源变换器的部分原理图如图1所示。
其主要技术参数如下:电路形式半桥式;整流形式全波整流;工作频率f=38kHz;变换器输入直流电压Ui=310V;变换器输出直流电压Ub=14.7V;输出电流Io=25A;工作脉冲的占空度D=0.25~O.85;转换效率η≥85%;变压器允许温升△τ=50℃;变换器散热方式风冷;工作环境温度t=45℃~85℃。
2 变压器磁芯的选择以及工作磁感应强度的确定2.1 变压器磁芯的选择目前,高频开关电源变压器所用的磁芯材料一般有铁氧体、坡莫合金材料、非晶合金和超微晶材料。
这些材料中,坡莫合金价格最高,从降低电源产品的成本方面来考虑不宜采用。
非晶合金和超微晶材料的饱和磁感应强度虽然高,但在假定的测试频率和整个磁通密度的测试范围内,它们呈现的铁损最高,因此,受到高功率密度和高效率的制约,它们也不宜采用。
虽然铁氧体材料的损耗比坡莫合金大些,饱和磁感应强度也比非晶合金和超微晶材料低,但铁氧体材料价格便宜,可以做成多种几何形状的铁芯。
对于大功率、低漏磁变压器设计,用E-E型铁氧体铁芯制成的变压器是最符合其要求的,而且E-E型铁芯很容易用铁氧体材料制作。
所以,综合来考虑,变换器的变压器磁芯选择功率铁氧体材料,E-E型。
2.2 工作磁感应强度的确定工作磁感应强度Bm是开关电源变压器设计中的一个重要指标,它与磁芯结构形式、材料性能、工作频率及输出功率的因素有关关。
若工作磁感应强度选择太低,则变压器体积重量增加,匝数增加,分布参数性能恶化;若工作磁感应强度选择过高,则变压器温升高,磁芯容易饱和,工作状态不稳定。
一般情况下,开关电源变压器的Bm值应选在比饱和磁通密度Bs低一些,对于铁氧体材料,工作磁感应强度选取一般在0.16T到0.3T之间。
在本设计中,根据特定的工作频率、温升、工作环境等因素,把工作磁感应强度定在0.2 T。
3 变压器主要设计参数的计算3.1 变压器的计算功率开关电源变压器工作时对磁芯所需的功率容量即为变压器的计算功率,其大小取决于变压器的输出功率和整流电路的形式。
关于输出变压器的绕制
关于输出变压器的绕制(单端)一、输出牛电感量的计算:——一般设计变压器时都取其胆内阻的3-5倍——是频响的下限M= 是下限频率相对应于中频的滚降,一般取2~3db时,M约为二、初级匝数L1B= 取决于磁通量是变压器的磁路长,是变压器的铁芯截面积三、次级阻抗与匝数L2输出变压器的简易设计胆机输出牛的快速设计设计胆机的输出变压器的资料已经不少,本文结合自己近期要制作的4P1S牛输出耳放,对如何抓住要点进行快速设计作一探讨,以供大家参考并期望抛砖引玉:输出变压器的设计要点:负载阻抗初级电感铁芯截面绕组参数绕制工艺具备了这五个要点,就可以刻画出一头输出牛的基本“脾气”了。
一、负载阻抗很多常用的电子管都可以从厂家的技术参数中查到推荐的典型应用阻抗值,但是往往DIYER 要做的电路不一定都是所谓的“典型应用”,用胆管做耳放就是一个明显的例子。
所以从电子管的特性曲线上去寻求一个符合自己特定应用条件负载阻抗,才是正途。
图一是4P1S的特性曲线图,为了求得最佳的负载阻抗,我们选择了图上过ABC三点的负载线,负载线确定的原则是:尽可能地利用最大屏耗允许线(图中往下弯的那条曲线)下的有效面积,这样才能发挥管子的最大潜力。
图中A点是栅偏压为0的点,在这里达到了屏流的上限(横坐标:Imax=73mA),同时也是屏压的下限(纵坐标:Umin=75V);B点是我们的静态工作点,无信号时管子的屏流I0=40mA,屏压为170V;C点是屏压的上限:265V同时也是屏流的下限:3mA.通过这些数据,我们就可以计算出对应于这条负载线的输出阻抗:Rp=(Umax-Umin)/(Imax-Imin)=(265-75)/(0.073-0.003)=2714取:2700(欧姆)二、初级电感Lp=Rp/6.28*f0*根号M2-1其中,f0是我们设计的下限频率,这里取20Hz;M2(2表示是M的平方,下同,在这里写公式真费劲!),M是该下限频率相对应于中频的滚降,通常取2-3(db);我们取3(实践证明:输出变压器的低端滚降并非越小越好,电感过大将会使得分布电容难以控制,从而成为高频响应的“瓶颈”)。
变压器绕组变形短路阻抗测试法及其结果分析
变压器绕组变形短路阻抗测试法及其结果分析摘要:本文介绍了电力变压器绕组变形的基本原理以及短路阻抗的测试和计算方法。
并通过几个实例,介绍了如何利用测得阻抗值分析、判断变压器绕组变形的方法和应用。
关键词:变压器;绕组变形;短路阻抗;结果分析引言作为电力系统中重要的主设备,变压器的安全运行将严重影响电网的安全运行。
近年来,国内许多大型变压器事故都是由于变压器低压侧短路造成的。
变压器的抗短路能力已成为衡量变压器的重要指标,是保障电网中、低压系统安全运行的必要条件。
目前,在电网中运行的变压器有些为老旧变压器,有的运行年限多达几十年,这些变压器抗短路能力差,容易在遭受突发短路时因承受不了过大的电动力而造成设备损坏。
还有的变压器损耗低,有的为节省原材料,但变压器低压绕组未采取足够的抗短路措施,在不大的短路电流下变压器就会损坏。
因此,正确地诊断变压器绕组变形程度,合理检修变压器是提高变压器抗短路能力的一项重要措施。
根据相关规定,发生出口短路要对变压器进行低电压阻抗的测试。
目前国内外对变压器的绕组变形试验方法主要有三种方法:1、阻抗法,2、低压脉冲法,3、频率响应分析法。
因低电压阻抗法其方法简单,所用仪器均是常用仪器,因此一般试验人员均能熟练掌握,是非常广泛使用的一种方法。
一、变压器绕组变形的原理及受力分析变压器遭到突发短路时,如果短路电流小,继电保护快速动作切除故障,对变压器绕组的影响是轻微的;如果短路电流大,继电保护动作时间长,甚至拒动,则对变压器绕组的影响将是严重的,甚至有可能造成变压器损坏。
对于轻微的变形,如果不及时检修,在多次短路冲击后,累积效应也会使变压器损坏。
变压器绕组发生局部机械变形后,其内部的电感、电容等分布参数必然随之发生相对变化。
然而,由于变压器结构、生产厂家的不同,其绕组承受短路电流的能力不同,在承受相同短路电流后,其绕组变形的程度、变形后内部分布参数的相对变化等往往相差较大。
特别是在一个电网中,变压器种类繁多,生产厂家各不相同,如何对遭受出口或近区短路变压器的绕组变形程度作出准确判断,仍有待探讨。
变压器绕组电压线径及匝数的计算
变压器绕组电压线径及匝数的计算变压器是将输入电压通过绕组的变化,使得输出电压发生变化的装置。
根据能量守恒定律,变压器的输入功率应等于输出功率。
对于理想变压器,没有能量损失,输入功率等于输出功率。
变压器的绕组电压、线径及匝数的计算是非常重要的,下面我们就详细讨论一下。
一、绕组电压的计算1.根据变比计算:变压器的输入电压与输出电压的比值称为变压器的变比。
一般根据实际需求,确定输出电压,可以通过变比计算得到输入电压。
2.根据电源电压计算:在一些特殊的应用场合,我们可以根据电源电压来计算绕组电压。
二、线径的计算线径=K×I×L/D其中,I为电流,L为绕组长度,D为铜线密度,K为修正系数。
修正系数的值根据具体情况选择不同的值,一般取0.010~0.015匝数是指绕组中导线绕成的圈数。
匝数的计算主要取决于两个因素:绕组电压和线径。
一般根据输入输出电压比值可以计算得到。
绕组的设计需要注意以下几点:1.电流:绕组的电流与绕组的线径有直接的关系,电流过大会导致线径过大,造成功率损失。
2.密度:线径与电流的大小也与线的密度有关。
密度太大会导致线间绝缘不良,造成短路情况。
3.匝数:匝数的大小直接影响变压器的变压比,匝数过高会导致整个绕组体积过大。
综上所述,变压器绕组电压、线径及匝数的计算都是非常重要的工作。
在实际设计中,我们需要综合考虑输入输出电压比值、电流、线径和匝数等因素,以满足变压器的设计要求。
只有通过合理的计算和设计,才能保证变压器的性能和使用效果。
变压器的绕组以及负载损耗计算
变压器的绕组以及负载损耗计算一、变压器的绕组变压器是一种通过电磁作用原理将交流电能从一侧传输到另一侧的电气设备。
它的主要组成部分是绕组,绕组又分为一次绕组和二次绕组。
1.一次绕组:一次绕组是变压器中与电源相连的绕组,通常用铜线绕制而成。
它的特点是匝数较小,电流较大。
2.二次绕组:二次绕组是变压器中与负载相连的绕组,通常也用铜线绕制而成。
它的特点是匝数较大,电流较小。
变压器在工作过程中会产生一定的负载损耗,负载损耗有两部分组成,即铜损和铁损。
1.铜损:铜损是指变压器中由于导线的电阻而产生的能量损耗。
它的大小与变压器绕组的电流和电阻有关。
铜损的公式为Pc=Ic²Rc,其中Pc为铜损功率,Ic为一次绕组电流,Rc为一次绕组等效电阻。
2.铁损:铁损是指变压器中由于磁场变化而产生的能量损耗。
它的大小与变压器的磁化特性有关。
铁损可以分为磁滞损耗和涡流损耗两部分。
-磁滞损耗是指由于铁芯材料在交变磁场下磁化和去磁时,磁化过程中的能量损耗。
它的大小与变压器的磁滞回线特性有关。
-涡流损耗是指由于铁芯材料在交变磁场中产生的涡流而产生的能量损耗。
它的大小与变压器芯片搅拌、芯片几何尺寸和铁芯材料的特性有关。
铁损的公式为Pt=Ph+Pe,其中Pt为总铁损功率,Ph为磁滞损耗功率,Pe为涡流损耗功率。
变压器的总损耗功率为P=Pt+Pc,即变压器的总损耗功率等于铁损功率与铜损功率的和。
这部分损耗将转化为热能,影响变压器的工作温度和效率。
计算变压器的负载损耗需要根据具体的变压器参数和工作条件进行计算。
一般来说,可以通过测量变压器的输入功率和输出功率来估计变压器的负载损耗。
同时,也可以通过变压器的额定容量和额定效率来间接计算变压器的负载损耗。
环形变压器设计和绕制
这个是我在其他坛子上和一些发烧友们探讨的帖子,很多评论直接合并一起了. 下面是我看到的一篇关于环型变压器比较权威的计算方法和公式,看完以后有些糊涂,按照下面的计算方法,铁心截面积20平方CM的牛20/0.75=26.6 26.6X26.6=707.56VA,按照磁通密度1.4T来计算,220VA,初级绕组V每匝=B——磁通密度(T),B=1.4T。
代入得N10==2.9匝/V,取N10=3匝/V,则N1=N10U1=3×220=660匝我的计算方法,50/11平方厘米=4.54匝/V 4.54X220=998.8匝!相差340匝! 难道我的计算方法太保守?RE:他里面有个0.6-0.8的系数,好象是说EI牛的效率=环牛的0.6-0.8,所以,计算环牛功率按照E牛的公式要除以这个系数,下来正好202W,我也做过一些实验,我自己饶的铁心截面积18平方MM的环牛,接在专用仪器上,负载达到600W 牛也不叫,不振动,不发热,2小时以后才微微有一些温度,这个文章的观点好象牛的功率和多少高斯铁心还有是否整带的关系很大.我从声达弄回来的样品700W牛,要是按照我自己的计算方法,最多也就是300-400W的样子,但是负载600多W好象也没有什么问题. 现在厂家的计算方法大约是:优质牛是0.7,每1MM平方4A电流,理论是2.5A.通过设计一台50Hz石英灯用的电源变压器,其初级电压U1=220V,次级电压U2=11.8V,次级电流I2=16.7A,电压调整率ΔU≤7%,来说明计算的方法和步骤。
1)计算变压器次级功率P2P2=I2U2=16.7×11.8=197VA(5)2)计算变压器输入功率P1(设变压器效率η=0.95)与输入电流I1P1===207VA(6)I1===0.94A3)计算铁心截面积SS=K(cm2)(7)式中:K——系数与变压器功率有关,K=0.6~0.8,取K=0.75;PO——变压器平均功率,Po===202VA。
关于输出变压器的绕制
关于输出变压器的绕制(单端)一、输出牛电感量的计算:——一般设计变压器时都取其胆内阻的3-5倍——是频响的下限M= 是下限频率相对应于中频的滚降,一般取2~3db时,M约为二、初级匝数L1B= 取决于磁通量是变压器的磁路长,是变压器的铁芯截面积三、次级阻抗与匝数L2输出变压器的简易设计胆机输出牛的快速设计设计胆机的输出变压器的资料已经不少,本文结合自己近期要制作的4P1S牛输出耳放,对如何抓住要点进行快速设计作一探讨,以供大家参考并期望抛砖引玉:输出变压器的设计要点:负载阻抗初级电感铁芯截面绕组参数绕制工艺具备了这五个要点,就可以刻画出一头输出牛的基本“脾气”了。
一、负载阻抗很多常用的电子管都可以从厂家的技术参数中查到推荐的典型应用阻抗值,但是往往DIYER 要做的电路不一定都是所谓的“典型应用”,用胆管做耳放就是一个明显的例子。
所以从电子管的特性曲线上去寻求一个符合自己特定应用条件负载阻抗,才是正途。
图一是4P1S的特性曲线图,为了求得最佳的负载阻抗,我们选择了图上过ABC三点的负载线,负载线确定的原则是:尽可能地利用最大屏耗允许线(图中往下弯的那条曲线)下的有效面积,这样才能发挥管子的最大潜力。
图中A点是栅偏压为0的点,在这里达到了屏流的上限(横坐标:Imax=73mA),同时也是屏压的下限(纵坐标:Umin=75V);B点是我们的静态工作点,无信号时管子的屏流I0=40mA,屏压为170V;C点是屏压的上限:265V同时也是屏流的下限:3mA.通过这些数据,我们就可以计算出对应于这条负载线的输出阻抗:Rp=(Umax-Umin)/(Imax-Imin)=(265-75)/(0.073-0.003)=2714取:2700(欧姆)二、初级电感Lp=Rp/6.28*f0*根号M2-1其中,f0是我们设计的下限频率,这里取20Hz;M2(2表示是M的平方,下同,在这里写公式真费劲!),M是该下限频率相对应于中频的滚降,通常取2-3(db);我们取3(实践证明:输出变压器的低端滚降并非越小越好,电感过大将会使得分布电容难以控制,从而成为高频响应的“瓶颈”)。
半桥高频变压器匝数计算公式
半桥高频变压器匝数计算公式
半桥高频变压器的匝数计算公式可以通过以下步骤得出。
首先,我们需要确定变压器的工作频率和输入输出电压。
然后,我们可以
使用以下公式来计算变压器的匝数:
Np = (Vin Dmax) / (Vout f Bmax)。
其中,。
Np = 主边匝数。
Vin = 输入电压。
Dmax = 最大占空比。
Vout = 输出电压。
f = 工作频率。
Bmax = 磁通密度的最大值。
在这个公式中,主要考虑了输入输出电压比、工作频率和磁通
密度的最大值。
这个公式可以帮助我们计算出变压器的主边匝数,
从而设计出符合要求的半桥高频变压器。
需要注意的是,这个公式是基于理想变压器的简化模型得出的,实际设计中可能还需要考虑一些其他因素,比如损耗、漏感等。
因此,在实际应用中,可能需要根据具体情况进行修正和调整。
总的来说,半桥高频变压器的匝数计算涉及到多个因素,需要
综合考虑各种参数并进行合理的设计和调整。
希望这个回答能够帮
助你理解半桥高频变压器匝数计算的基本原理。
高中物理 选修3-2 变压器 知识点及方法总结 题型分类总结 变压器电路分析
高中物理选修3-2变压器1、理想变压器(1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
①原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈。
②副线圈:与负极连接的线圈,也叫次级线圈。
③闭合铁芯(2)原理:电流磁效应、电磁感应(3)基本公式①功率关系:P入=P出无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率纸盒②电压关系:U1U2=n1n2即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。
有多个副线圈时,U1n1=U2n2=U3n3③电流关系:只有一个副线圈时I1I2=n2n1由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+⋯+U n I n当原线圈中U1、I1代入有效值时,副线圈对应的U2、I2也是有效值,当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时,副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等⑤原副线圈中电流变化规律一样,电流的周期频率一样(4)几种常用的变压器①自耦变压器-调压变压器如图是自耦变压器的示意图。
这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。
如果把整个线圈作原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压;如果把线圈的一部分作原线圈,整个线圈作副线圈,就可以升高电压。
调压变压器:就是一种自耦便要,它的构造如图所示。
线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。
AB之间加上输入电压U1。
移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。
②互感器{电压互感器:用来把高电压变成低电压电流互感器:用来把大电流变成低电流交流电压表和电流表都有一定的量度范围,不能直接测量高电压和大电流。
用变压器把高电压变成低电压,或者把大电流变成小电流,这个问题就可以解决了。
这种变压器叫做互感器。
a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压,它的原线圈并联在高电压电路中,副线圈接入交流电压表。
根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比(U1U2),可以算出高压电路中的电压。
变压器绕线和制作方法
变压器绕线和制作方法(总14页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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,不甚方便。
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(以下U1为初级电压,U2为次级电压,I1为初级电流,I2为次级电流)1、根据需要的功率确定铁芯截面积的大小S==√80 ≈2、求每伏匝数ωo=45/=匝3、求线圈匝数初级ω1=U1ωo==匝次级ω2= U2ωo =匝4、求一、二次电流初级 I1=P/U1=80/220≈次级 I2=P/U2=80/45≈5、求导线直径初级 d1= (根号I1)=√≈次级 d2= (根号I2)=√≈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I=P/UI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积的大小S=√P(注:根号P)S单位cm23、知道铁芯截面积(cm2)求变压器容量P=(S/2(VA)4、每伏匝数ωo=45/S (注:45为系数,下文提到)5、导线直径d=√I (根号I)6、一、二次线圈匝数ω1=U1ωoω2=ω (注:考虑损耗,次级扎数要稍大些,亦可改变)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,同时带负载能力变差。
为了确定铁芯尺寸,首先要算出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。
变压器基本绕制方法
变压器基本绕制方法变压器是一种静止电器,用于将交流电能从一电压级别转变为另一电压级别。
变压器的基本结构是由两个或更多相互绝缘的线圈(绕组)组成,所以绕制方法是非常关键的。
变压器的基本绕制方法包括以下几个步骤:1.绕制绕组:变压器的绕组通常由导线绕制而成。
绕制绕组需要选用适当的导线材料,如铜或铝,以确保电流顺畅流动,减少能量损耗。
绕制绕组的方法可以是手工绕制或机器辅助绕制。
2.区分主绕组和副绕组:变压器通常有一个主绕组和一个或多个副绕组。
主绕组接收输入电源,而副绕组输出变压器所需的电压。
主绕组通常拥有更大的线圈数目和导线直径,以承受更高的电流。
3.绕制高压绕组:高压绕组是主绕组的一部分,通常由绝缘导线绕制而成。
绕制高压绕组需要进行较精确的计算,以确保电压比例适当。
高压绕组通常拥有更多的线圈数目,使得在输入电压下产生相对较高的电场强度。
4.绕制低压绕组:低压绕组是副绕组的一部分,通常也由绝缘导线绕制而成。
绕制低压绕组的线圈数目较少,以使输出电压比输入电压降低到所需的级别。
5.绝缘处理:在绕制绕组后,需要对绕组进行绝缘处理。
这可以通过在绕组上涂覆绝缘漆或使用绝缘纸等绝缘材料来实现。
绝缘处理的目的是防止绕组之间以及绕组与变压器的其它部分之间发生电流短路。
6.线圈固定:完成绕制和绝缘处理后,绕组需要被固定在变压器的铁心上。
通常使用绝缘材料和胶水或金属夹子等固定绕组。
固定绕组的目的是保持线圈的组织,防止移位或损坏。
以上是变压器基本绕制方法的一般步骤,但实际的变压器绕制过程可能因不同的类型和规格而有所不同。
绕制方法的选择和技术要求取决于所需的变压器电压比例、功率容量、绝缘等级和使用环境等因素。
对于更高功率或专业的变压器,可能需要更高级别的绕制技术和过程控制。
因此,变压器的绕制是一个复杂而精确的过程,需要专业知识和技术的支持。
图文详解变压器各种绕线工艺
一、传统变压器篇单路输出 Flyback 及常见的变压器绕组结构红色:初级绕组紫色:辅助绕组黄色:次级绕组特点:辅助绕组位夹在初级、次级中间缺点:1, 临近效应很强,绕组交流损耗大2, 初、次级间的漏感较大,吸收回路损耗较大,效率较低优点:1,工艺结构十分简单,易于制造2,初级外层接电位静止的V+端,易于实现无Y改进的 Flyback 变压器绕组结构(简易型)红色:初级绕组紫色:辅助绕组黄色:次级绕组特点:辅助绕组位于线包最里层,初级在中间、次级在最外边缺点:临近效应很强,绕组交流损耗大优点:1,工艺结构十分简单,易于制造2,初级外层接电位静止的V+端,易于实现无Y3,初次级间漏感较小,吸收回路损耗较小,效率较高改进的 Flyback 变压器绕组结构红色:初级绕组紫色:辅助绕组黄色:次级绕组特点:辅助绕组位于线包最里层,然后分别是初级的一半,次级全部,初级的另一半;缺点:1,次级临近效应很强,绕组交流损耗大2,初级的一半绕组没有任何的静电位层供屏蔽用,无法实现无Y优点:1, 工艺结构复杂,不利于制造;2, 初次级间漏感较小,吸收回路损耗较小,效率较高3, 初级临近效应较小,绕组交流损耗小Flyback 多路输出L3 与L4 之间的漏感,引起交叉调整。
实用的多路输出型高压输出绕组叠在低压绕组之上,双线并绕降低交叉调整功率传输变压器(含正激、推挽、半桥、全桥)合理的绕组结构, 层厚小于2Δ红色:初级绕组紫色:辅助绕组黄色:次级绕组实际变压器的模型虚线内为理想变压器脉冲变压器信号传输失真由于原边及幅边漏感,电阻分量的存在,脉冲在经过变压器后,产生延迟、斜率变缓、振铃、顶降脉冲电流的分解脉冲电流由基波电流及各高次谐波电流组成占空比越小,基波分量越小,高次谐波分量越大,因此线径的选择(穿透深度*2)不能只考虑基波电流的频率输出功率与频率的关系(EE25 单端变换器为例)理论上,对于指定的磁芯,在相同的磁密下,输出功率与频率呈正比,但实际上并非如此,原因有:1,频率升高,穿透深度下降,需要用较小的线径,窗口利用率下降,且绕组层厚与穿透深度的比值增大,交流电阻大增,有效输出功率下降;2,频率增加,绝缘材料的耐压下降,为保证同样的绝缘强度,需要加大绝缘层厚度,进一步降低窗口利用率;3,频率到达某一程度后,磁芯损耗大增,需要适当降底磁通密度(具体请参考磁损表)LLC 变压器LLC 电路结构LLC 集成磁件漏感由原边与副边之间的档墙宽度、磁芯的磁导率、以及中柱长度与窗口高度的比值决定红色:初级绕组黄色:次级绕组小漏感的 LLC 集成磁件个别应用中,需要用到较小的漏感,挡墙的宽度较小,安全间距可利用下面的结构来满足。
变压器的绕制
笨小孩1114的博文变压器磁心型式的选取原则与绕制方法(1)(2011-10-17 12:54)分类:开关电源变压器的磁芯和结构参数,取决于在装配中所选用的磁芯型式和绕制技术。
当选择磁心时,通常其物理高度和成本是最重要的。
这对于交流电网转换器中的开关电源是十分重要的,因为通常它们是封装在密闭的塑料盒内。
当应用元件的高度允许的尺寸要求较小时,可以使用低成本的BE型或者是EI型磁心(如日本的TDK和TOKIN公司产品,或者是欧洲的PHI LIPS、SIEMENS和THOMSON公司产品)。
当设计应用需要较小的磁心截面积时,可以选用BPD型的磁心产品,如果要设计多重输出电源时,PER型磁心提供了一个大的窗口面积,它需要的匝数较少,真绕线架的可用引出脚较多。
当空间不是问题时,ETD型磁心通常用于较高的功率。
PQ型磁心比较昂贵,但它所占据的印制板空间较少,并且比E型磁心需要的匝数少些。
对于安全绝缘要求高的场合,应选用罐型磁心、RM磁心。
环型磁心通常不适合反激式开关电源变压器使用。
反激式变压器在绕制时,应在初级与次级之间加入绝缘措施。
例如,通信技术设各必须满足欧洲的IEC950和美国的UL1950的电气绝缘标准的要求。
这些文件同时还详细地说明了使用于变压器结构的绝缘系统的漏电和间隔距离。
通常在变压器初级与次级之间需要有5~6 mm的漏电距离(符合规范和要求)。
电气绝缘指标通常是指定电气强度的测试,施加典型值3000 V交流高压的时间长达60 s而不被击穿。
如果每个绝缘隔层的电气强度不满足规范要求,那么在变压器初级与次级之间可以采用两个绝缘层,一层是基本的,另一层是补充的。
如果两个绝缘层组合仍不符合电气强度要求,也可以采用带增强的三个绝缘层。
图1给出了大多数反激式变压器在绕组两侧边缘使用的限制技术。
通常,边缘限制是用胶带来隔层的,胶带开缝的宽度要求留有边限,以便包裹封装,以足够的隔层来配合绕组高度。
在一般情况下,绕组单侧绝缘限度是半个初级绕组到次级绕组的漏电距离(通常是2.5 mm)。
220 kV轴向双分裂绕组变压器半穿越阻抗的数值仿真和分析
220 kV轴向双分裂绕组变压器半穿越阻抗的数值仿真和分析作者:王寅炜田颢亮庄百兴来源:《计算机辅助工程》2015年第02期摘要:针对在轴向分裂绕组变压器设计时其半穿越阻抗较难计算,传统的公式推导方法计算误差较大的问题,介绍2种结合商业有限元软件的计算方法,一种利用最小能量原理计算,另一种利用场路耦合计算.对某实际产品进行计算,并对计算值与实测值进行比较.结果表明:利用最小能量原理计算得到的结果准确性很高,最大误差为-1.9%,可为产品设计提供参考.关键词:分裂绕组变压器;半穿越阻抗;最小能量;场路耦合;电抗;有限元中图分类号: TM401.1; TB115.1文献标志码:BAbstract:During the design of axial split winding transformer, it is difficult to calculate the semi-crossing impedance and the error of the calculation using the traditional formula derivation method is relatively large. Two calculation methods are introduced, which are both combined with commercial finite element software. The minimum energy theory is used for one method, and the field-circuit coupling calculation is used for another method. The calculation is performed on an actual product and the calculated values are compared with the measured values. The results indicate that the calculated results obtained by minimum energy theory is very accurate with a maximum error of -1.9%, which can provide reference for product design.Key words:split winding transformer; semi-crossing impedance; minimum energy; field-circuit coupling; reactance; finite element0引言分裂绕组变压器具有2路灵活供电、限制短路电流等特点,经常被用作厂用变压器和启备变压器.轴向分裂绕组变压器全穿越运行时与普通双圈电力变压器类似,阻抗计算一般通过公式推导,可较精确地求解,但在半穿越运行时漏磁场分布复杂,公式推导繁琐,特别是在极限分接时很难计算准确.借助有限元计算软件进行计算,可提高计算准确率,有利于提高产品质量和一次成功率.本文采用商业有限元软件ANSYS Maxwell对SFFZ10-500000/220轴向双分裂绕组变压器进行三维漏磁场和半穿越阻抗的仿真研究,并对计算结果与实测值进行比较分析.1计算模型建立1.1计算软件介绍ANSYS Maxwell是ANSYS公司旗下基于Maxwell方程的低频电磁场仿真分析软件,其可对存在电磁现象的各种产品进行设计和仿真分析,具有功能强大且方便易用的静电场、静磁场、涡流场和瞬态场等求解器,可用以电机、变压器和传感器等电磁装置正常工况和故障工况特性的静态、稳态和瞬态分析.ANSYS Maxwell采用自适应网格划分技术的有限元分析法:在图形输入完成后给定正确的介质材料和问题的边界条件并设定求解精度,无须人工干预,即可自动完成分析计算.1.2假设条件1)根据变压器的结构对称性,计算模型取整个变压器结构的1/2.2)各线圈安匝均匀分布.3)所有场量均随时间正弦变化,不考虑高次谐波的影响,并且忽略位移电流的影响.4)忽略内部金属结构件和铁磁件的涡流与磁滞特性对磁场的影响.1.3变压器基本参数和接线原理变压器基本参数见表1,变压器尺寸见图1,接线原理见图2.1.4变压器模型建立建立变压器三维计算模型,见图3.采用自适应划分技术划分变压器三维网格,见图4.2半穿越阻抗的仿真和计算2.1变压器半穿越阻抗的仿真和计算磁场总是按磁场总能量最小的分布形式分布.尽管高压线圈1和高压线圈2电流分配很不均匀,但是二者之和与低压线圈之间符合安匝平衡定律,并且高压线圈1和高压线圈2电流与总电流符合基尔霍夫第一定律(线圈电阻的影响很小,可忽略不计).因此,可以多次预设高压线圈1和高压线圈2的额定电流分配,通过有限元软件计算绘制能量随电流不同分配比例的分布曲线,再通过曲线插值拟合能量随电流分配比例的方程,求解方程后通过求导计算能量的最小值[1],然后根据式(1)~(3)计算变压器的半穿越阻抗.以A相低压线圈1半穿越运行为例,利用ANSYS Maxwell三维静磁场模块,通过多次预设电流的方法计算变压器各分接磁场能量随高压电流百分比的分布曲线,见图5.计算得到变压器最小能量、各分接阻抗和电流分配,见表2.2.2场路耦合的半穿越阻抗的仿真和计算借助ANSYS Maxwell 外电路功能,用场路耦合计算各线圈电流和阻抗.将低压线圈1短路、低压线圈2开路、高压线圈1和高压线圈2并联后施加交流电压,在保证铁芯不饱和的情况下,对计算模型施加有效值为25×(1±10%) kV电压,最正挡等效电路见图6.将搭建好的外电路导入到变压器三维模型中,利用ANSYS Maxwell的三维瞬态磁场求出各分接挡高压线圈1和高压线圈2的稳态输出电流[3],见图7.根据欧姆定律计算变压器各分接阻抗的值,再利用式(3)转化为标幺值,最终得到变压器半穿越阻抗和电流分配,见表3.3结果比较和分析半穿越阻抗计算值与实测值比较见表4.1)场路耦合法计算结果偏大,误差也较大,最大达5.1%.最小能量法计算值偏小,与实测值的误差控制在2%以内.场路耦合法计算结果偏差较大的原因还需进一步研究.2)在各分接中,最正挡阻抗实测值最大、额定挡最小,3个分接之间阻抗摆幅不大,这一点在最小能量法和场路耦合法的计算结果中得到验证.3)在最正挡电流输出波形上可以清楚地看出,高压线圈1、高压线圈2的电流相位并不总是相同,也可能相差180°.这是由于高压线圈1和高压线圈2与低压线圈1和低压线圈2之间的漏磁感应电动势不同,导致在高压线圈1和高压线圈2并联线圈之间形成环流,当环流足够大时,高压线圈1与高压线圈2的相位不同.4)最小能量法计算精确.该方法不仅可以用于双分裂绕组,也可用于三分裂绕组变压器甚至四分裂绕组变压器.5)场路耦合方法只需准确建立变压器模型和外电路,即可计算各种变压器阻抗,包括移相整流变压器等特种变压器,并且可以输出各个线圈的电压和电流波形.参考文献:[1]周国伟. 利用最小能量原理计算变压器零序阻抗的方法[J]. 变压器, 2007, 44(3):12-15.ZHOU guowei. Method to calculate transformer zero-sequence impedance with minimum energy principle[J]. Transformer, 2007, 44(3): 12-15.[2]路长柏,朱英浩. 电力变压器理论与计算[M]. 沈阳:辽宁科学技术出版社, 1990:178-214.[3]赵博,张洪亮. ANSOFT 12在工程电磁场中的应用[M]. 北京:中国水利水电出版社,2010: 303-328.(编辑武晓英)。
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介绍电芯上的半圈就是电芯外脚上的一个整圆,它被称为半圈是因为中心脚部分(十字交叉区)有一个一半?半圈可被用在与变压器圈数比例匹配上。
有时因为不小心就生产出一个半圈来。
把开始键放在轴的一端把结束键放在轴的另一端,不管是有意或是无意中制造了半圈,很多设计工程师曾有过在氧化铁电芯变压器上用半圈的遭遇,这是因为半圈引起了在线圈中巨大的电感泄漏,这种泄漏对电源变压器的输出交互调节(稳压)有害的影响,在(1)(2)中对这种现象有详细介绍。
如要减少因半圈而造成的泄漏并提高输出线圈的交叉调节,可用一个输出流平衡线圈(如(1)中所述),然而,此输出流平衡线圈增加了成本及复杂性,所以在氧化铁变压器中很少用到半圈设计,众所周知应用半圈对电源变压器的副作用,但很多工程师因为在多种多扼流圈和集成电磁铁应用半圈设计而忽视了此点。
半圈引起的漏泄增加对“开孔”电感提升电流和复式输出扼流圈大有好处,而且在电圈上安装半圈很简单。
这里解释了在持续电流PFC提升电路的输出过滤扼流线圈、输出过滤器中的复式扼流线圈、及穿孔电感中应用半圈的好处。
也介绍了增加泄露的效果,和两个附加外脚之间流量不平衡的副作用。
另外一些关于计算在电芯上应用半圈的作用及实际效果的介绍。
并用图示了如何安装半圈。
2.电芯上的半圈A.半圈定义:在电芯上附加于线圈上的半圈定义如下:电芯一条外腿上的整圈。
所多的半圈仅附有中心腿的十字交叉区的一半,会在同方向产生电磁流量,如同中心腿上的全圈所产生的一样。
如F1A图所示,两个线圈,一个主线圈NP和一个#3外腿上有半圈的次线圈NS。
如F1B图所示,这是一个电磁等同线圈。
用两个MMF源,NPLP和NSLS代替两个主要线圈,半圈也代表一个MM源,1XLS,在#3外腿上。
R1,R2,R3是分别是三条腿的磁阻。
在加半圈之前,在中心腿上的两个MMF在中心腿上产生磁电流。
因为两个外腿有相同的十字交叉区(中心腿的一半),磁电流被两条外腿平均分配。
因为两个线圈被紧紧地放在一起,除了一些电流流失外电芯中没有其它可泄露电流的路径。
当在次线圈上增加半圈的时候,增加的MMF,#3腿上的1XLS,会引起两条外腿(不和中心腿相联)之间引起的电磁电流。
两条外腿中间的电磁电流实际上是电流的泄露,因为它不与主线圈相联。
电芯中电流泄露路径会产生两线圈中更多的电流泄露。
由于半圈产生的电流泄露被视做与一个整圈(此整圈包围着一个外腿,有一个去掉电芯的中心腿)产生的泄露相同。
泄露可通过古典公式(在此公式中,磁导率U,十字交叉区AE,电芯路径长度L是相关的)来计算。
B.半圈引起的泄露的计算假设一个电芯有一个相联系的磁导率UR,一个十字交叉区AE。
每条腿的长度是L1,L2,L3如图F2A所示。
三条腿的磁阻是:R1=L1U0URAE,R2=2L2/U0URAE,R3=2L3/U0URAE。
半圈产生的泄露电流穿过两条外腿,L2和L3,但未穿过中心腿。
泄露电流与一个单转相同(此单转缚在一个含#2腿和#3腿的电芯上)。
请参照图2B。
电流泄露可以计算如下:LK= K/IS=1/(R2+R3)=U0URAE/2LT (1)在这儿LT=L2+L3所以,加上一个半圈的泄露电流是由电芯的材料和几何尺寸决定的。
因为一个典型的氧化铁电芯比一个粉状铁电芯的磁导率高得多。
氧化铁电芯的增加泄露效果比粉状铁中的半圈引起的泄露明显的多。
由于电流泄露是由在次线圈上的半圈引起的,所计算的泄露LK如图3所示是和次线圈串联的。
如果主线圈的圈次线圈的圈多,NP》NS,如我们在主线圈上所见,在次线圈上因半圈引起的电流泄露会更大。
L1K是次线圈短路情况下在主线圈所测量的泄露电流。
L1K=[NP/(NS+1/2)]2LK因为泄露电流不与中心腿相联系,所以不论半圈是否与中心腿上的全圈或更多圈串联,也不论它是否是一个完整次线圈(假设电芯磁导率不变)半圈所产生的电流泄露是相同的。
举例:铁氧体EE42/15电芯AE=1。
82平方厘米,L1=3。
6CM,L2=L3=7。
2CM假设相关的磁导率UR=2300,由一个半圈所引起的电流泄露是为区别以上理论分析及计算,两个线圈放在一个没有沟的EE42/15上。
一个LCR 表用于测量在主线圈短路时次线圈的泄露量。
测量结果如表1所示。
测量泄露量比计算泄露量总是大一些,因为计算量包括了中心腿上的两个线圈的一般泄露量。
所选择的UR也是有一些公差。
C.两条外腿的流量不平衡在一条外腿上应用半圈的副作用之一就是会在两条外腿之间产生不平衡的电流。
这是因为多余的泄露电流围绕两条外腿按一个方向转动。
在一个变压器中,由两个主次线圈所产生的电流总是处于相对位置。
半圈会降低它所在的外腿的电流,增加另一条腿的电流。
然而,在一个开孔电阻或双电阻中,由两个线圈产生的电流总是朝一个方向的。
因此由于半圈在外腿上所产生的电流变化是可变化的。
因为不平衡的电流就是在两条外腿中转动的泄露电流,我们可以用公式1计算:被AE/2除,失去平衡的电流密度就是:(4)对于氧化铁电芯EE42/15,对于一个经选择的电芯,失去平衡的电流密度是半圈内电流成正比的。
如前所述,根据外腿上的磁流量的方向,两条外腿中由半圈所加上的电流可能是附加于或减少于磁电流。
结果是一条外腿的流量增加,而另一条外腿的流量减少。
两条外腿之间的流量不平衡可能会引起增长率加的流量饱和。
因此经常需要在氧化铁电芯的外腿路径加一些磁阻。
如果是EI电芯或两个电芯对等两部分通常加一个小的沟以隔开。
I-BAR和E部分必需用隔离物隔开。
图4显示了EE和电芯的小沟的情况。
如果所有的空气沟放在中心腿上,半圈中相对小的电流会饱和两条外腿。
流量增加的一条腿会首先饱和,磁导率达到空气芯的磁导率,然后导致另一条腿的饱和。
外腿上小沟会降低由半圈引起的泄露。
假设外腿上有一条沟LG,由于半圈引起的泄露是:(5)氧化铁电芯的磁导率因温度不同和流量摆动而差别很大。
一个小的0。
001或0。
002英寸的气沟,虽然因半圈而降低了电流泄露,但为高效磁导率的电芯线性化贡献很大,同时更早预期可测量的结果。
由于粉状铁电芯磁导率很低,他们不需要在外腿上有任何气沟。
3.安装半圈如果一个氧化铁或粉状铁电芯是垂直的,如图5,安装半圈就很容易。
终止中芯轴或头部一侧上键上的线圈的开端并把线圈结束端附在中心轴或头部的另一侧的键上。
如图5所示。
对于垂直方向的电芯,有两种办法安装半圈,如图6所示的一个电感线圈。
在两条外腿中产生的流量是不同的。
说到不同处,要用到右手法则,顺时针的线圈中,半圈增加了#2腿中的流量,降低了#3腿中的流量。
但在逆时针的线圈中,变化则正好相反。
水平位置电芯的半圈则要求线圈的起止端在电芯顶部断开并如图7所示绕线。
通常说来,需要一个套筒来防止?4.半圈的应用A.单线圈电阻虽然一个单独的线圈电阻中的半圈不用于产生电流泄露,在一个单独线圈电感上考虑应用半圈有两个原因:第一个也是最通常的理由是为PCB板安装突破引线。
通常要在垂直的粉状铁芯及氧化铁芯的中心轴或顶部的同侧的高密度PCB板上放上引线的始止端是不实际的。
应用半圈后就允许起端终止在中心轴或顶部的同侧,而止端附在另一侧的键上。
在一个高电流电感中,这是一个方便的方法使PCB上的电感电流超过另一个。
这种PCB板的巧妙布局对于有并行多路系统(在高电流中应用并行线比就用铜片便宜)电感线圈非常有用。
每一条并行线都可以缚在一个单独的键上。
假设五条并行线用于一个有10个键的线圈。
五个起端可以缚在中心轴一侧的五个键上,另外五个止端可以缚在另外一侧。
当然,如果因为这个原因半圈被应用在有氧化铁电芯上的话,只在中心腿上放置沟是错误的。
最常见的例子是:应用电感(如图8所示的杆状,梭状,鼓状电感)上的半圈来安装突破引线。
几乎100%的此类电感装有半圈。
这种例子可被视为电芯每条外腿上安装了一个特别大的气沟。
第二个也是比较小的原因是因为在一个单独线圈电感的氧化铁电芯上应用半圈是为了软化电流饱和膝管。
氧化铁电芯的一条外腿可在罗另外一条腿之前被制成饱和的。
这对于换流器和电源是个非常有用的选择,否则,如果不应用半圈的话,过流会引起整个电芯硬饱和。
B.带半圈的耦合输出电感如图9所示,耦合输出电感与一个稳压器的一个或两个输出口的电感结合在一个单独磁电芯上。
注4描述了一些应用此种方法的设计。
因为耦合电感实际上不是低阻抗电流变压器而是低阻抗变压器。
由于调整电压的不匹配在传导中的脉冲前缘和边缘引起了电感线圈的高DI/DT。
高的DI/DT可引起穿透输出盖的ESR和ESL的噪声和纹波尖峰信号。
两种常用降低多路输出电感的DI/DT方法是:1.在与多电感线圈串联的一个或更多的输出端加一个小的电感。
2.在多电感线圈中内装一些泄露电感。
假设多电感的线圈甚至扩大超过电芯的窗口。
有两种方法可以增加泄露电感。
一种是在两个线圈中,增加更多绝缘层,但这样有增加隔热的坏处。
另外一种办法是在一个或两个线圈中加一个半圈。
另外一个在多电阻中应用半圈的原因是多电感的电压与变压器和调节器的电压点更加接近。
比如:一个作者CLIFFORD JAMERSON,在1986年设计了一个有三个输出端+12V,+5V和-12V的多电阻。
在变压器中5V至12V的圈数比例是4-9。
通常预言电源变压器的相同圈数比率会应用在多电阻中。
多电感有两倍或三倍的圈数应用于电源变压器中。
8和18圈或12和27圈。
这是第一种原型改进后的接近版。
由于调节器电压降引起的变压器和多电感的电压不匹配,为符合输出端噪声和纹波规格,需两个其它小的过滤电阻用于降低DI/DT。
实验室的实验和错误证明了:用10又2分之一的圈数在5v线圈上和用23又2分之一的圈数在12V线圈上可在输出端产生较小噪声和纹波并不需要再加两个线圈。
电芯是微型金属E168-26无气沟的。
由于这是一个粉状铁芯,而且三个半圈围绕在同一外腿上,所以由半圈所产生的附加电流泄露很小。
半圈的应用并不仅仅减少了输出帽的噪声和纹波,起端和止端分别在顶板相对侧的复合式电感证明对PCB 更好。
注意复式线圈的圈数比例,二十三又二分之一比十又二分之一(2。
238)是几乎和9比四的电源变压器线圈比例(2。
25)相符合的。
这种应用获得了接地可靠性的NCR 奖。
C.开孔电感半圈的第三种应用是增加开孔电感的电流泄露。
在多种不同的线路中都用到开孔电感。
如图10所示,典型的开孔电感的应用是在连续电流PFC升压电路中。
开孔电感是用于降低并推迟从D1,升压整流器而来的反向电流的高峰。
操作图10的PFC线路的基本原理如下:N1和N2的线圈比例是大约15比一。
当SW1关闭,L1电流经D2流向C1。
电压长高穿过L2引起L1电流从D2向L2和D1转换。
当SW1开启时,与L2串联的泄露电感降低了SW1中的DI/DT,降低了从D1而来的反向电流高峰,并延迟了高峰电流直到SW1全面开启。