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低频变压器设计中与高频的区别

2013
05-08

17:00:36

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3339
来源:
  兴旺宝五金网整理:低频变压器用来传播信号电压和信号功率,还可实现电路之间的阻抗匹配,对直流电具有隔离作用。高频变压器是用于高频振荡电路。低频变压器设计中要考虑的问题有哪些?。
  
  变压器低频、中频、高频有什么区别?
  
  频率越高,体积越小
  
  高频线圈圈数少,有的还不用导磁骨架。
  
  中频大多用磁芯
  
  低频用铁芯
  
  高频变压器,用于高频振荡电路,例如电视机的行输出变压器(高压包),中频变压器用于中频放大电路,例如电视机、收音机中的中周,所谓的低频变压器就是普通的电源变压器,用于50Hz交流电的电压转换,例如变电站。


低频变压器设计中与高频的区别
  
  低频变压器设计
  
  举个例子吧,根据功率选铁芯规格就是个很繁杂的问题,因为涉及的因素比较多。有些书*采用下面的半经验公式去选取:S=K·Sqrt(P)(1)
  
  定下S后,然后进行其它的计算。这确实是一种实用的方法,但也要认识到,这也是一种简化了的设计方法,大多数情况下存在着浪费。这种设计方法对业余爱好者来说用不着讨论(只是偶尔设计一个变压器自己用),但对企业来说,值得讨论,产品中大批量采用这种设计时,体现的是降低了经济效益。
  
  那么,在专业的场合,比如变压器生产企业,他们是怎样的方法?
  
  原理上,是根据导线在窗口中的占用系数去选取铁芯规格,但这样的计算很繁,而且关系不简单,比如相关计算式是:P=0.0222·f·B·J·Sc·Sm(2)
  
  当电流密度由电压调整率决定时,计算式为:P=0.0555(f·f)(B·B)(Sc·Sc)·Sm·ΔU/(Z·Lm)(3)
  
  这样复杂的关系,要人工拿出一个设计方案是非常头疼的,于是,专家们就根据实际情况,将这些关系结合数据编制成一系列表,设计工程师只要根据不同的设计指标查对应的表,就可以得到一组实用的数据,比如根据功率及其它指标查表,得到铁芯规格等。
  
  这种方法带来的便利是如此之大,使得可以较快地拿出一些方案,再结合经验的积累,可以对方案做适当判断,再作出优化。即使如此,这种方法也存在着两个大的不足,一是专家们不可能作出所有的系列表,二是工程师们要拿出比较完整的设计出的产品参数,也得花费大量的时间去一一计算,一天要搞几个方案出来工程师的头肯定大了。好在现在的电脑应用普及了,专门的软件也有了,可让电脑去做呆板的计算工作,工程师只关注方案的设计和优化。
  
  再比如,对于电流密度的选取,简单设计中一般建议为2.~3A/(mm·mm),但根据(3)式,小功率调整率大时,电流密度可以取的很大,能达到8~9A/(mm·mm)[参见本栏"??龅皖lEI型??浩鞯倪M?砹囊涣?quot;贴,我在那里给楼主提供了六个方案],这时的温升仍然不大,变压器可以安全工作,这种设计在保证安全的前提下,一般可以减少用铜量,在铜价很高的情况下,降低了成本;而大功率调整率受*,电流密度有可能小于2A/(mm·mm),否则可能使得变压器温升过高烧毁变压器。需要强调说明的是,电流密度不是随便可以提高的,是和设计时的指标在一起计算给出的,随便提高往往导致性能恶化,甚至烧毁变压器。
  
  低频变压器设计中要考虑的问题
  
  1、减少铜的用量,有两个方面可以实现,一是减少线径这就意味着铜阻增大,铜损损耗就会增大。二是减少圈数,就会使空载电流增大,同样空载损耗就会加大,如果变压器长时间的处于通电待机状态,电力资源的浪费是非常大的。每年我国因为家用电器的*处于待机通电状态造成的电力浪费以数十亿元计。
  
  2、变压器设计时应使铜损和铁损相等,这样变压器的损耗zui低,工作zui稳定,如果一个变压器设计完后,由于为节省铜线,而采取小号的线径和减少圈数的方法,使得铁心窗口还有很多的空间余量,这样就说明铁心的尺寸选择的过大,造成了铁心的浪费,由于铁心的规格大,绕线的平均周长也大,同样会造成铜线的用量增加。根据现在的价格,铁心的成本要高于铜线的成本。
  
  所以在设计时,在保证性能满足客户的要求的情况下,应尽量选择小号的铁心,能用41的,就绝不用48的。关于空载电流,从节省待机的损耗上考虑,还是尽量低的好。
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