低頻變壓器用來傳播信號電壓和信號功率,還可實現(xiàn)電路之間的阻抗匹配,對直流電具有隔離作用。高頻變壓器是用于高頻振蕩電路。低頻變壓器設(shè)計中要考慮的問題有哪些?。
變壓器低頻、中頻、高頻有什么區(qū)別?
頻率越高,體積越小
高頻線圈圈數(shù)少,有的還不用導(dǎo)磁骨架。
中頻大多用磁芯
低頻用鐵芯
高頻變壓器,用于高頻振蕩電路,例如電視機的行輸出變壓器(高壓包),中頻變壓器用于中頻放大電路,例如電視機、收音機中的中周,所謂的低頻變壓器就是普通的電源變壓器,用于50hz交流電的電壓轉(zhuǎn)換,例如變電站。
低頻變壓器設(shè)計中與高頻的區(qū)別
低頻變壓器設(shè)計
舉個例子吧,根據(jù)功率選鐵芯規(guī)格就是個很繁雜的問題,因為涉及的因素比較多。有些書*采用下面的半經(jīng)驗公式去選取:s=k·sqrt(p)(1)
定下s后,然后進行其它的計算。這確實是一種實用的方法,但也要認(rèn)識到,這也是一種簡化了的設(shè)計方法,大多數(shù)情況下存在著浪費。這種設(shè)計方法對業(yè)余愛好者來說用不著討論(只是偶爾設(shè)計一個變壓器自己用),但對企業(yè)來說,值得討論,產(chǎn)品中大批量采用這種設(shè)計時,體現(xiàn)的是降低了經(jīng)濟效益。
那么,在專業(yè)的場合,比如變壓器生產(chǎn)企業(yè),他們是怎樣的方法?
原理上,是根據(jù)導(dǎo)線在窗口中的占用系數(shù)去選取鐵芯規(guī)格,但這樣的計算很繁,而且關(guān)系不簡單,比如相關(guān)計算式是:p=0.0222·f·b·j·sc·sm(2)
當(dāng)電流密度由電壓調(diào)整率決定時,計算式為:p=0.0555(f·f)(b·b)(sc·sc)·sm·δu/(z·lm)(3)
這樣復(fù)雜的關(guān)系,要人工拿出一個設(shè)計方案是非常頭疼的,于是,專家們就根據(jù)實際情況,將這些關(guān)系結(jié)合數(shù)據(jù)編制成一系列表,設(shè)計工程師只要根據(jù)不同的設(shè)計指標(biāo)查對應(yīng)的表,就可以得到一組實用的數(shù)據(jù),比如根據(jù)功率及其它指標(biāo)查表,得到鐵芯規(guī)格等。
這種方法帶來的便利是如此之大,使得可以較快地拿出一些方案,再結(jié)合經(jīng)驗的積累,可以對方案做適當(dāng)判斷,再作出優(yōu)化。即使如此,這種方法也存在著兩個大的不足,一是專家們不可能作出所有的系列表,二是工程師們要拿出比較完整的設(shè)計出的產(chǎn)品參數(shù),也得花費大量的時間去一一計算,一天要搞幾個方案出來工程師的頭肯定大了。好在現(xiàn)在的電腦應(yīng)用普及了,專門的軟件也有了,可讓電腦去做呆板的計算工作,工程師只關(guān)注方案的設(shè)計和優(yōu)化。
再比如,對于電流密度的選取,簡單設(shè)計中一般建議為2.~3a/(mm·mm),但根據(jù)(3)式,小功率調(diào)整率大時,電流密度可以取的很大,能達到8~9a/(mm·mm)[參見本欄齙皖lei型浩韉倪m?砹囊渙?quot;貼,我在那里給樓主提供了六個方案],這時的溫升仍然不大,變壓器可以安全工作,這種設(shè)計在保證安全的前提下,一般可以減少用銅量,在銅價很高的情況下,降低了成本;而大功率調(diào)整率受*,電流密度有可能小于2a/(mm·mm),否則可能使得變壓器溫升過高燒毀變壓器。需要強調(diào)說明的是,電流密度不是隨便可以提高的,是和設(shè)計時的指標(biāo)在一起計算給出的,隨便提高往往導(dǎo)致性能惡化,甚至燒毀變壓器。
低頻變壓器設(shè)計中要考慮的問題
1、減少銅的用量,有兩個方面可以實現(xiàn),一是減少線徑這就意味著銅阻增大,銅損損耗就會增大。二是減少圈數(shù),就會使空載電流增大,同樣空載損耗就會加大,如果變壓器長時間的處于通電待機狀態(tài),電力資源的浪費是非常大的。每年我國因為家用電器的*處于待機通電狀態(tài)造成的電力浪費以數(shù)十億元計。
2、變壓器設(shè)計時應(yīng)使銅損和鐵損相等,這樣變壓器的損耗zui低,工作zui穩(wěn)定,如果一個變壓器設(shè)計完后,由于為節(jié)省銅線,而采取小號的線徑和減少圈數(shù)的方法,使得鐵心窗口還有很多的空間余量,這樣就說明鐵心的尺寸選擇的過大,造成了鐵心的浪費,由于鐵心的規(guī)格大,繞線的平均周長也大,同樣會造成銅線的用量增加。根據(jù)現(xiàn)在的價格,鐵心的成本要高于銅線的成本。
所以在設(shè)計時,在保證性能滿足客戶的要求的情況下,應(yīng)盡量選擇小號的鐵心,能用41的,就絕不用48的。關(guān)于空載電流,從節(jié)省待機的損耗上考慮,還是盡量低的好。