【资料】变压器设计方法与技巧简介

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2011/05/23

私聊

其他仪器综合讨论

一、设计 2kVA 以下的电源变压器及音频变压器一些电子线路设计人员及电子、电工爱好者经常碰到设计好的变压器，绕制时却绕不下；另外，设计的变压器，在带足负载后，次级电压明显下降。还有一部分设计的变压器的性能良好，但成本较高而没有商业价值。笔者在这里谈谈变压器的设计方法与技巧。

　　变压器截面积确定：
　　大家知道铁芯截面积是根据变压器总功率“ P ”
　　确定的 (A=1.25 根号 P) 。在设计时。假定负载是恒定不变的，则其铁芯截面积通常可选取计算的理论值。如果其负载是变化比较大的，例如，音频、功放电源等变压器的截面积，则应适当大于理论计算值，这样才能保证有足够的功率输出能力 ( 因为一旦截面积确定后，就不可能再选择功率余量了 ) 。如何确定这些变压器的“ P ”值呢 ? 应该计算出使用时负荷的最大功率，并且估算出某些变压器在使用中需要输出的最大功率。特别是音频变压器、功放电路的电源变压器等 ( 笔者测试过多种功放电路的音频变压器、功放电路的电源变压器；音频变压器在大动态下明显失真，电源变压器在大动态下次级电压明显下降。经测算，截面积不够是产生上述现象的主要原因之一 ) 。
　　每伏匝数的确定：
　　变压器的匝数主要取决于铁芯截面积和硅钢片的质量，通常从参考书籍计算出的每伏匝数是比较多的，经实验证明，从理论设计的数值上，将每伏匝数降低 10% ～ 15% 是没有问题的。例如，一只的电源变压器，根据理论计算 ( 中矽钢片 8500 高斯每伏匝数为 7.2 匝，而实际每伏只需 6 匝就可以了，且这样绕制的变压器空载电流在 26mA 左右。
　　笔者和同行在解剖过日本生产的家用电器上的电源变压器时发现，他们生产的变压器每伏匝数比我们国产的变压器线圈匝数要少得多，同样 35W 的电源变压器每伏匝数只有匝，空载电流 45mA 左右。
　　通过适当减少匝数，绕制出来的变压器不但可以降低内阻，而且避免了采用普通规格硅钢片时经常出现的绕不下的麻烦，还节省了成本，提高了性价比。
　　漆包线的线径确定：
　　线径是根据负载电流而确定的。由于在不同的情况下，漆包线通载电流差距较大，故确定线径的幅度也较大，一般在额定的电流下连续工作的变压器，其工作电流基本不变，但在散热条件不理想，且环境温度比较高时，应按电流密度为 2A ／平方毫米选取漆包线的线经。如果变压器连续工作时负载电流基本不变。但本身散热条件很好，环境温度又不高。漆包线按电流密度 2.5A ／平方毫米选取线径；假如一般时段工作电流只有最大电流的 1 ／ 2 ，漆包线按电流密度 3.3~5A ／平方毫米选取线径，音频变压器的漆包线按电流密度 3.5 ～ 4A 平方毫米选取线径。这样，因时制宜取材，既可保证质量又可大大降低成本。

　　二、两种特殊变压器设计方法与技巧高压工频变压器：

　　这类变压器往往工作电压几千伏，但电流只有毫安至几十毫安，由于电压较高，次级的绝缘要求很高。
　　在绕制时，常采用层层垫纸，这按通常方法设计且采用普通规格化的硅钢片是绕不下的。故应选用窗口较大的硅钢片，另外适当增加叠厚，用加大截面积的办法来减少初、次级的匝数。
　　多次级的变压器：
　　这类变压器的次级多数在七八组以上，电流大小不等，但每组不一定同时接负载。所以计算功率不一定全部算进去，只要将同时带负载的次级绕组计算出来即可。同样应选窗口较大的硅钢片，初级线圈的线径应根据次级各组同时使用的实际功率确定。采用以上的方法设计，既能保证性能又可以降低生产的成本。
　　概言之：要想设计出性价比高的变压器，铁芯截面积只能大不可小，适当减少每伏匝数．详细分析负载情况，合理选用漆包线的规格。只有通过反复实践与推算、推敲，才能真正掌握变压器的设计方法与技巧。

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