工频变压器设计计算

工频变压器的设计计算

赵一强2010-9-15

，这个

U2），

从上可知，变压器是通过铁芯的磁场来传递电功率的。借助于磁场实现了初级电路和次级电路的电隔离；又通过改变绕组匝比，来改变次级的输出电压。

二、变压器特性参数和设计要求

1、磁通密度B和电流密度J

磁通密度（又叫磁感应强度）B和电流密度J是变压器设计的关键参数，直接关系着变压器的体积和重量，B 、J值越高，变压器越轻，但是B 、J的取值受到一定条件的限制，因此，变压器的体积和重量也受到这些条件的限制。

4Gs 。

H的关系曲线，在

图3中，Bs —饱和磁感应强度； Bs —过压保护磁感应强度

Bm —最大磁感应强度（计算值）导磁率： H

ΔΔ=

μ 饱和磁通密度为Bs 和导磁率μ是曲线的两个重要参数。

对于磁性材料，要求Bs 、μ 越高越好。Bs 高，变压器体积可减小；μ高，变压器空载电流小。另外，还要求电阻率ρ高，这样损耗小、发热小。

⑵ 电流密度J

电流密度J : 电路单位截面积的电流量，单位：安/厘米2（A/cm 2）。

变压器绕组导线的电阻：q

R cu

ρ= 电流导线中所产生的损耗（铜损）：

l IJ R I P cu cu cu ρ2

可以看出，铜损与电流和电流密度的乘积成正比，就是说，随着电流增加，要保持同样的绕组损耗和温升，必须相应地降低电流密度。 2、铁心、导线和绝缘材料 ⑴ 铁心形状和材料

铁心形状：卷绕的有O 型、CD/XCD 型、ED/XED 型、R 型、HSD 型(三相)，冲片的有EI 、CI 型；这是我们常用两种冲片。铁心材料牌号：硅钢（含硅量在2.3~3.6%）冷轧无取向硅钢带：含硅量低（在0.5~2.5%）；厚0.35、0.5、0.65mm,我们常用0.5mm ； B 高、μ高，铁损大，价格较低，多用于小功率工频变压器。

冷轧取向硅钢带：含硅量较高（在2.5~3%），厚0.27、0.3、0.35mm, 我们常用0.35mm ；B 高、μ高，铁损小，价格较高，多用于中大功率工频变压器。 ⑵ 线圈导线材料

油性漆包线Q 0.05~2.5 耐温等级 A 105℃

塑醛漆包线QQ 0.06~2.5 耐温等级 E 120℃ 聚酯漆包线QZ 0.06~2.5 耐温等级 B 130℃ 耐压均在600V 以上。最常用的是QZ 漆包线。线圈允许的平均温升⊿τm =线圈绝缘所允许的最高工作温度-最高环境温度-（5—10K ）, 通常不超过60℃。5—10K 是考虑线圈最高温度与平均温度之差，功率大取大值。 ⑶ 层间绝缘材料

500V 以下不需要层间绝缘。各绕组间应垫绝缘0.03 聚酯薄膜2~3层。 3、电源变压器的主要技术参数

⑴ 输出功率（视在功率、容量、V A 数） ⑵ 输出电压及电压调整率和要求 ⑶ 电源电压、频率及变化范围 ⑷ 效率

⑸ 空载电流及空载损耗 ⑹ 绕组平均温升 ⑺ 输入功率因数

⑼环境温度、湿度等

⑽其他（体积、成本、重量、漏磁、噪音等）

四、变压器的基本关系式

以下是工频变压器常用计算公式。利用这些公式可以在没有手册的情况下计算所需要的变压器，只要Bm和J取的合适，误差不大。Bm和J的选取主要决定于输出功率，Bm的选取还与铁芯材料有关。

1、初级电压

U1=4.44f Bm Sc N1×108-

式中：U1---初级电压（有效值），V；

f---电源频率，Hz；

Bm---磁感应强度（幅值），Gs；

Sc---净铁面积，cm2；

N1---初级绕组匝数。

2、初级功率（有功功率）

P1=2.22f Bm J Sm Sc×106-

式中：P1---初级功率, w ；

J ---电流密度，A/mm2；

Sm---净铜面积，cm2。

3、初级伏安（视在功率）

V A1=4.44f Bm J Sm Sc×106-/（1+COSφ）---磁化电流较大时

V A1=2.22f Bm J Sm Sc×106-= P1 --磁化电流可忽略时

4、功率因数

COSφ= P1 / V A1=1/1+（Iφ/ I1）2

式中：Iφ---初级磁化电流，A；

I1 ---初级电流，A。

5、初级磁化伏安

V Aφ = U1×Iφ

= 4.44f Bm Sc N1 Iφ×108-

= 4.44f Bm H Sc lc×108-

式中：H --磁场强度，Oe；

lc—平均磁路长度，cm。

6、铁心损耗

Pc=P10/f Gc Bm2×108-

式中：P10/f---在Bm=10000Gs和对应频率f下，单位重量的铁损，w；

Gc—铁重，kg；

⑴ 温升支配的变压器 Pm =ZJ 2Gm ；

式中： Gm —铜重，kg ； Z —1.96KT

K T = rt/ r20 (对应105—130℃铜温K T = 1.22—1.31) ⑵ 电压调整率支配的变压器

Pmφ= Pm （1+COS 2φ）/ COS 2φ

8、电压调整率和次级电压

电压调整率 ΔU ％= Pm/P1 ( 不计Iφ ) 次级电压空载电压 U 20 = U 1* N 2/N 1 次级电压负载电压 U 2 = U 20(1-ΔU ％) 9、输出功率

P 2= P 1-(Pc+Pm φ) 10、效率

η = P 2/P 1 11、频率对V A1的影响

V A 1∝ f /f P /10 ； Pc ∝ f 23

P10/50=1.04, P10/400=13，所以，同一号铁心，400Hz 比50Hz 变压器容量约大2.3倍。

12、铁心初选

ScoSmo=

fBmJKmKc

Po 44.4(1+η)/η×106 cm 4

式中： Po ---即∑P2 ，V A ；

Km ---铜占空系数，取0.2—0.3 ，与导线直径有关； Kc ---铁占空系数，取0.82—0.88 ，与冲片厚度有关； Smo ---铜的窗口面积，cm 2

；Sm=KmSmo ；

Sco --- 铁心截面积，cm 2

；Sc=KcSco ； Bm --- 磁感应强度（幅值），Gs ； η --- 效率；

J --- 电流密度，A/mm

2；

f --- 频率，Hz 。

说明：1、公式1---11摘自“电源变压器和滤波阻流圈典型计算参考资料四机部工作组 1970年” ，仅适用于400Hz 、50Hz 电源变压器。

2、公式12摘自“电源变压器（俄文版） 1959”。五、工频变压器的设计

以下设计计算是针对EI 型冲片式工频变压器。其他形式变压器可作为参考。 1、列出技术要求

额定输出电压，额定输出电流、额定输出功率（伏安）；输入电压范围、工作频率（50/60HZ ）；外形及安装要求；

工作条件，如环境温度，有无通风，工作制，工作寿命等。 2、明确设计准则：

主要有三种设计准则：

⑴ 按允许电压调整率准则设计；

⑵ 按允许温升及重量最轻准则设计； ⑶ 按允许温升及成本最低准则设计。

10W 以下的工频变压器按电10 %压调整率来设计。材料用0.5 mm 厚的低牌号冷轧无取向硅钢片，如：50W800,1000,1300。其温升较低，功率越小温升越低。

10—60W 的工频变压器也按电压调整率设计，材料用0.5 mm 厚的高牌号冷轧无取向硅钢片，如：50W540,600,800。其温升接近允许值。

60瓦以上的工频变压器按允许温升设计。材料用0.5 mm 厚的高牌号冷轧无取向硅钢片如：50W350,-540，也可用0.35的冷轧无取向硅钢片35Q145、155、165。功率越大，其电压调整率越小；例如：；200W 的变压器其电压调整率为6.9 % ；1KW 的变压器仅2.5%。

为了降低成本，可以采用铝漆包线，此时要增加铁片的厚度，减小导线匝数、增加铝线的截面积；也可以采用铁多铜少的铁芯冲片，减小铜导线的截面积，从而减小铜重。 3、计算总输出功率（容量）

总输出功率是设计变压器的主要参数之一。它是决定变压器的重量的最重要的参数，输出功率越大，变压器越重。

变压器通常有几路输出，而且输出电路不尽相同，此时首要任务是确定每一路的输出电压和功率，再求出总的功率，以便选铁心。

输出电路不同，输出功率的计算方法也不同。应根据各电路的特点来计算各路的功率，然后加起来就是变压器总输出功率Po 。

几种不同的电路的输出功率计算公式： ⑴ 纯电阻负载：V A CZ =U i I i

⑵ 半波整流电路：V A BB =22=+J J J

I I U ？

⑶ 全波整流电路：V A QB =1.71U k I k

⑷ 单相桥整流电路：V A QS =U i I i ⑸ 单相倍压整流电路：V A BY =U d I d

变压器总的输出功率Po = V A CZ + V A BB + V A QB + V A QS + V A BY

有时采取以下简化方法来确定变压器的总输出功率：首先确定各个负载的功率，其和再除以0.7~0.9的系数就是变压器的输出功率。这个系数既考虑了以上电路增加的无功功率，又考虑了适当的余量。这个方法不是很准确，但能满足工程计算的需要，却节省了很多时间。 4、选铁心，计算绕组及其他参数

选铁心是变压器设计的最重要的一步。选铁心要根据相应标准或变压器设计手册或铁心厂家的产品说明书来进行选择。

铁心厂家的产品说明书一般只给出铁心冲片规格及铁心材料牌号。由于各厂家的铁心冲片规格和材料不尽统一，我们通常要针对该厂家的铁心规格自己来计算绕组参数等数据。

早期的变压器设计手册给出了多个厂家的变压器铁芯冲片系列表以及多种铁心材料的性能数据，还给出了变压器的计算程序和实例，以及多种系列的变压器参数表，选择较为方便。但是铁芯规格比较杂乱（有前苏联的、前四机部的、早期日美的），铁芯材料性能数据也比较陈旧。

辽宁科学技术出版社2007年出版的“新编电子变压器手册”是一本值得推荐的工具书。

该书提供了EI及其他形式铁芯的规格表；

常用EI型铁芯材料的特性曲线；

常用EI型铁芯冲片尺寸系列和结构参数

工频变压器的磁通密度（磁感应强度）取值表（表2-59）；

工频变压器的电流密度取值表（表2-60）；

工频变压器的电压调整率取值表（表2-61）；

工频变压器的效率取值表（表2-62）；

工频变压器的Km取值表（表2-63）。

这些都是变压器设计计算需要的数据。

该书中（PP116）还给出了常用工频变压器（单相和三相）铁芯规格表，的参数表，根据输出功率就可查到对应的铁芯规格、绕组匝/伏、空载损耗、效率、次级电压调整率，温升、电流密度以及重量等数据，这样，根据手册给出的匝/伏及电流密度，可以很快计算出每个绕组的匝数和线径，方便快捷，结果准确，计算工作量很小。但是，该手册单相变压器仅给出了1.2KV A以下的参数表。

同样一台变压器，在提高通风散热强度的情况下，或相应地缩短工作时间，其输出功率可以大大提高，只要保证绕组温升不超过60℃就可以。

手册中提供了许多计算实例，可供参考。

㈠按电压调整率设计（P124）

㈡按允许温升设计，其中包括：

按允许温升和最低成本设计（P152)

按允许温升和最小体积设计（P156）

输出功率大于1.2KW以上的变压器就要自行计算。

此时，首先要确定对应输出功率的铁芯尺寸，计算相应的迭片厚度，然后计算绕组匝数和导线直径，校验窗口。再就是计算空载电流、电压调整率、铜损铁损、绕组温升、重量等。

此时，磁感应强度B和电流密度J的取值相当重要，过高变压器铁芯温度和导线温度高；过低则变压器又大又重。输出功率越大，磁感应强度B和电流密度J要相应取小些。

另外，该手册中还提供了日、美、欧洲等国的铁芯系列规格，以便于出口产品的生产。

六、样机的试验和调整

工频变压器设计是否成功应由样机实验结果来的验证：

⑴样机在额定状态（额定输入电压和频率、额定输出电流及室温）下工作5分钟后，在空载和满载其输出电压保持规定范围内（包括电压调整率），同时空载电流较小。

⑵样机工作1小时后，其输出电压保持在规定范围内，而铁芯和导线温升不超过规定值。铁芯和导线温升过高是不允许的，但过低也不是所希望的，它说明体积重量较大，成本较高。

如果试验结果不理想，那就要调整参数重新设计。调整的办法如下：

⑴如果仅仅是输出电压不在规定范围内，那只要调整次级绕组的匝数就行了；

⑵如果是空载电流过大，那就要增加同时增加初次级绕组的匝数；

⑶如果温升太高（寿命缩短）或太低（重量偏重），那就要调整电流密度或/和磁通密度，具体办法就是改变铁芯厚度、改变导线直径或改变绕组匝数，重新设计。

⑷提高磁通密度（减小变压器铁芯厚度或减少绕组匝数）可以减小铁芯或铜的重量，但是空载电流增加，一旦电源电压升高，空载电流将很快增加。提高电流密度可以减小铜的重量，但铜的温升增加，电压调整率也增加。他们相互有影响，必须全面照顾。

工频变压器设计

工频变压器设计工频变压器是最简单的变压器，基本不用考虑分布电感、分布电容、信号源内阻、等效电路各种指标等复杂因素，直接按标准化步骤操作即可，所以用工频变压器来进行变压器设计入门是最好不过了。简单说就是根据功率选择铁心，然后计算匝数，再看能否绕下。不同的人设计标准不同，可能和下面计算有偏差，但是本质思想都是一样的。有时算到后面需要重新再来，其实相当于一个迭代设计过程，反复设计直至满足要求为止。理论计算完成后还需要实际测试效果进行验证，因为铁心参数，制作工艺可能和我们假设的不一样，所以设计完成后基本都需要再根据实测结果进行调整。要求：高压输出：260V，150ma ；灯丝1：5V，3A；灯丝2：6.3v，3A 中心处抽头；初、次级间应加有屏蔽层。根据要求铁芯型号采用“GEIB一35”。计算如下：（1）计算变压器功率容量（输入视在功率）： P ＝（1.4×高压交流电压×电流＋灯丝1电压×电流＋灯丝2电压×电流）/ 效率＝（1.4×260×0.15＋5×3＋6.3×3）/ 0.9 ＝（54.6＋15＋18.9）/ 0.9 ＝ 98.33VA （2）计算原边电流 I1＝1.05×P / 220＝0.469A （3）按照选定的电流密度（由计划的连续时间决定），选取漆包线直径。如按照3A/mm2计算：D＝0.65×√I（0.65×电流的开方）并规整为产品规格里有的线径（可查资料）：选定：原边直径D1＝0.45mm 高压绕组直径D2＝0.25mm 灯丝绕组直径D3＝D4＝1.12mm (4）铁心截面面积 S0＝1.25√（P）＝1.25×√98＝12.5CM2 （5）铁心叠厚：

油浸电力变压器设计手册-沈阳变压器(1999) 6负载损耗计算

目录 1 概述SB-007.6 第 1 页 2 绕组导线电阻损耗（P R）计算SB-007.6 第 1 页 3 绕组附加损耗（P f）计算SB-007.6 第1页3.1 层式绕组的附加损耗系数（K f %）SB-007.6 第 1 页3.2 饼式绕组的附加损耗系数（K f %）SB-007.6 第 2 页3.3 导线中涡流损耗系数（K w %）计算SB-007.6 第 2 页 3.3.1 双绕组运行方式的最大纵向漏磁通密度（B m）计算SB-007.6 第 2 页3.3.2 降压三绕组变压器联合运行方式的最大纵向漏磁通密度（B m）计算SB-007.6 第 3 页 SB-007.6 第3 页3.3.3 升压三绕组（或高-低-高双绕组）变压器联合运行方式的最大纵向漏磁通密度（B m）计算 3.3.4 双绕组运行方式的涡流损耗系数（K w %）简便计算SB-007.6 第4 页3.4 环流损耗系数（K C %）计算SB-007.6 第 4 页3. 4.1 连续式绕组的环流损耗系数（K C %）计算SB-007.6 第4 页3.4.2 载流单螺旋―242‖换位的绕组环流损耗系数（K C1 %）计算SB-007.6 第5 页 SB-007.6 第5 页3.4.3 非载流(处在漏磁场中间)单螺旋―242‖换位的绕组环流损耗系数（K C2 %）计算 3.4.4 载流双螺旋―交叉‖换位的绕组环流损耗系数(K C1 %)计算SB-007.6 第6 页 SB-007.6 第7 页3.4.5 非载流(处在漏磁场中间)双螺旋―交叉‖ 换位的绕组环流损耗系数（K C2 %）计算 4引线损耗（P y）计算SB-007.6 第7 页5杂散损耗（P ZS）计算SB-007.6 第8 页5.1小型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第8 页5.2中大型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第9 页5.3 特大型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第10 页

基于工频变压器的独立逆变电源设计

课程设计年月日

主要内容：该控制电路采用U3988为控制器，输出PWM波形来控制逆变电路功率管，同时U3988内部具有各种电路保护作用，可使逆变电源数字化，简化电路；与无工频变压器逆变电路相比，该电路设计采用工频变压器起到隔离保护的作用，使电路具有系统可靠性功能。实验结果表明，对于传统逆变器，该设计方案不仅省去额外保护电路使电路结构简单明了，还可以使系统从无法保障稳定性到具有可靠稳定性。基本要求： 1.经滤波电路输出满足要求的交流电压，一般要求输出220 V／50 Hz交流； 2.工频逆变电源输入一般为低压直流； 3.该电路采用全桥变换电路结构，这种变换器输出不是1根火线和1根零线，而是2根火线； 4.逆变电路可靠稳定。主要参考资料： [1] 胡启凡.变压器实验技术，中国电力出版社[J].2010-1-1. [2] 尹克宁. 变压器设计原理[M]．中国电力出版社,2002. [3] 徐甫荣,陈辉明. 高压变频调速技术应用现状与发展趋势[J ] ．高压变频器，2007. [4] 张秀梅, 周盛荣. 变频器用多脉波整流变压器的移相[ J] ．包钢科技，2006. [5]张勇．山东东岳能源公司电解铝厂电网谐波分析与治理的研究，硕士学位论文，山东科技大学，2005.

目录 1 任务和要求 ..................................... 错误！未定义书签。 2 总体方案设计与选择 ............................. 错误！未定义书签。 2.1 逆变电源结构设计.......................... 错误！未定义书签。 2.2工频变压器 ................................. 错误！未定义书签。 2.3工频变压器选材 ............................. 错误！未定义书签。 3 逆变电路电源设计 ................................ 错误！未定义书签。 3.1PWM技术 ................................... 错误！未定义书签。 3.2 工频变压器在逆变电路中的作用............... 错误！未定义书签。 3.3 保护电路................................... 错误！未定义书签。 4 结论 ........................................... 错误！未定义书签。参考文献 .......................................... 错误！未定义书签。

变压器的选择与容量计算

变压器的选择与容量计算电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠与经济有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中一个主要问题。选用配电变压器时，如果把容量选择过大，就会形成“大马拉小车”的现象。不仅增加了设备投资，而且还会使变压器长期处于空载状态，使无功损失增加。如果变压器容量选择过小，将会使变压器长期处与过负荷状态。易烧毁变压器。依据“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。配电变压器的负载率在0.5?0.6之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。对于仅向排灌等动力负载供电的专用变压器，一般可按异步电动机铭牌功率的 1.2倍选用变压器的容量。一般电动机的启动电流是额定电流的4~7倍，变压器应能承受住这种冲击，直接启动的电动机中最大的一台的容量，一般不应超过变压器容量的30就右。应当指出的是：排灌专用变压器一般不应接入其他负荷，以便在非排灌期及时停运，减少电能损失。对于供电照明、农副业产品加工等综合用电变压器容量的选择，要考虑用电设备的同时功率，可按实际可能出现的最大负荷的 1.25倍选用变压器的容量。根据农村电网用户分散、负荷密度小、负荷季节性和间隙性强等特点，可采用调容量变压器。调容量变压器是一种可以根据负荷大小进行无负荷调整容量的变压器，它适宜于负荷季节性变化明显的地点使用。对于变电所或用电负荷较大的工矿企业，一般采用母子变压器供电方式，其中一台（母变压器）按最大负荷配置，另一台（子变压器）按低负荷状态选择，就可以大大提高配电变压器利用率，降低配电变压器的空载损耗。针对农村中某些配变一年中除了少量高峰用电负荷外，长时间处于低负荷运行状态实际情况，对有条件的用户，也可采用母子变或变压器并列运行的供电方式。在负荷变化较大时，根据电能损耗最低的原则，投入不同容量的变压器。变压器的容量是个功率单位（视在功率），用AV （伏安）或KVA（千伏安）表示。它是交流电压和交流

变压器设计1

干式铁心电抗器一、基本原理电抗器是一个电感元件，当电抗器线圈中通以交流电时，产生电抗（X L ）和电抗压降（U L =I L X L ）。空心电抗器线圈中无铁心，以非导磁材料空气或变压器油等为介质，其导磁系数很小（1≈μ），磁阻（C r ）很大，线圈电感（L ）、电抗（X L ）及电抗压降（U L ）均小；铁心电抗器的线圈中放有导磁的硅钢片铁心材料，硅钢片导磁系数大，磁阻小，其电感（L ）、电抗（X L ）及电抗压降（U L ）均大。另外，铁心电抗器铁心柱上放有气隙（或油隙），改变气隙长度，会改变磁路磁阻，从而得到所需电感值（L ）、电抗（X L ）及电抗压降（U L ）。铁心电抗器线圈通过交流电，产生磁通分两部分，如图所示。一部分是通过铁心之外的线圈及空道的漏磁通（q Φ），它产生线圈漏抗（X Lq ）及漏抗压降（U Lq = I L X Lq ）；另一部分是通过铁磁路（铁心及气隙）的主磁通（T Φ），它将在线圈中感应一个电势E ，其E ?可以视为一个电压降，如忽略电阻电压降，此压降可认为是主电抗压降（U LT ）。等值电路如图所示。电抗压降（U L ）的通式： C C L C C L C L L L L L l A W fI l A W fI r W I L I X I U 28022 109.72?×==== =μμπωω （V）式中： L I —通过电抗器线圈的电流（A） L X —电抗器电抗（Ω） L —电抗器电感（H） W —线圈匝数 C r —磁阻（H -1 ），C r =C C A l 0μμ μ—相对导磁系数，如空气或变压器油μ=1 0μ—绝对导磁系数，cm H /104.080?×=πμ C l —磁路长度（cm） C A —磁路面积（cm 2 ）磁通与磁势图 U LT 等值电路图

电力变压器继电保护设计

1 引言继电保护是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过分析，找到符合电网要求的继电保护方案。继电保护技术的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。因此电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，本设计从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。在电力系统发生故障中，继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除，从而保证电力设备安全和限制故障波及范围，最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全水平。 2 课程设计任务和要求

通过本课程设计，巩固和加深在《电力系统基础》、《电力系统分析》和《电力系统继电保护与自动化装置》课程中所学的理论知识，基本掌握电力系统继电保护设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。要求完成的主要任务: 要求根据所给条件确定变电所整定继电保护设计方案，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。设计基本资料: 某变电所的电气主接线如图所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数：MVA S N 5.31=，电压：kV 11/%5.225.38/%5.24110?±?±，接线：)1211//(//011--?y Y d y Y N 。短路电压：5.10(%)=HM U ； 6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地；若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图所示。（请把图中的L1的参数改为L1=20km ）～图2.1变电所的电气主接线图

工频变压器设计计算

工频变压器的设计计算赵一强2010-9-15 ，这个 U2），从上可知，变压器是通过铁芯的磁场来传递电功率的。借助于磁场实现了初级电路和次级电路的电隔离；又通过改变绕组匝比，来改变次级的输出电压。二、变压器特性参数和设计要求 1、磁通密度B和电流密度J 磁通密度（又叫磁感应强度）B和电流密度J是变压器设计的关键参数，直接关系着变压器的体积和重量，B 、J值越高，变压器越轻，但是B 、J的取值受到一定条件的限制，因此，变压器的体积和重量也受到这些条件的限制。 4Gs 。 H的关系曲线，在

图3中，Bs —饱和磁感应强度； Bs —过压保护磁感应强度 Bm —最大磁感应强度（计算值）导磁率： H B ΔΔ= μ 饱和磁通密度为Bs 和导磁率μ是曲线的两个重要参数。对于磁性材料，要求Bs 、μ 越高越好。Bs 高，变压器体积可减小；μ高，变压器空载电流小。另外，还要求电阻率ρ高，这样损耗小、发热小。 ⑵ 电流密度J 电流密度J : 电路单位截面积的电流量，单位：安/厘米2（A/cm 2）。变压器绕组导线的电阻：q l R cu ρ= 电流导线中所产生的损耗（铜损）： l IJ R I P cu cu cu ρ2 == 可以看出，铜损与电流和电流密度的乘积成正比，就是说，随着电流增加，要保持同样的绕组损耗和温升，必须相应地降低电流密度。 2、铁心、导线和绝缘材料 ⑴ 铁心形状和材料铁心形状：卷绕的有O 型、CD/XCD 型、ED/XED 型、R 型、HSD 型(三相)，冲片的有EI 、CI 型；这是我们常用两种冲片。铁心材料牌号：硅钢（含硅量在2.3~3.6%）冷轧无取向硅钢带：含硅量低（在0.5~2.5%）；厚0.35、0.5、0.65mm,我们常用0.5mm ； B 高、μ高，铁损大，价格较低，多用于小功率工频变压器。冷轧取向硅钢带：含硅量较高（在2.5~3%），厚0.27、0.3、0.35mm, 我们常用0.35mm ；B 高、μ高，铁损小，价格较高，多用于中大功率工频变压器。 ⑵ 线圈导线材料油性漆包线Q 0.05~2.5 耐温等级 A 105℃ 塑醛漆包线QQ 0.06~2.5 耐温等级 E 120℃ 聚酯漆包线QZ 0.06~2.5 耐温等级 B 130℃ 耐压均在600V 以上。最常用的是QZ 漆包线。线圈允许的平均温升⊿τm =线圈绝缘所允许的最高工作温度-最高环境温度-（5—10K ）, 通常不超过60℃。5—10K 是考虑线圈最高温度与平均温度之差，功率大取大值。 ⑶ 层间绝缘材料 500V 以下不需要层间绝缘。各绕组间应垫绝缘0.03 聚酯薄膜2~3层。 3、电源变压器的主要技术参数 ⑴ 输出功率（视在功率、容量、V A 数） ⑵ 输出电压及电压调整率和要求 ⑶ 电源电压、频率及变化范围 ⑷ 效率 ⑸ 空载电流及空载损耗 ⑹ 绕组平均温升 ⑺ 输入功率因数

变压器的温升计算

变压器的温升计算方法探讨 1 引言我们提出工频变压器温升计算的问题，对高频变压器的温升计算也可以用来借鉴。工频变压器的计算方法很多人认为已趋成熟没有什么可讨论的，其实麻雀虽小五脏俱全，再成熟的东西也需要不断创新才有生命力。对于一个单位的工程技术人员来讲温升计算问题可能并不存在，温升本身来源于试验数据，企业本身有大量试验数据，温升问题垂手可得，拿来主义就可以了，在本企业来说绝对有效，离开了本企业也带不走那么多数据。但冷静的考虑一下，任何一个企业不可能生产全系列变压器，总会有相当多的系列不在你生产的范围内，遇到一些新问题，只能用打样与试验的方法去解决，小铁心不在话下，耗费的工时与材料都不多，大铁心耗费的铁心与线材就要考虑考虑了。老企业可以用这样简单的办法去解决，只不过多花费一些时间罢了，一个新企业或规模不大的企业，遇到这些问题要用打样与试验的方法去解决，就耗时比较多了，有时候会损失商机。进入软件时代，软件的编写者如不能掌握这一问题，软件的用户将会大大减少。下面就温升的计算公式进行探讨，本文仅提出一个轮廓，供大家参考。 2 热阻法热阻法基于温升与损耗成正比，不同磁心型号热阻不同，热阻法计算温升比较准确，因其本身由试验得来，磁心又是固定不变的，热阻数据由大型磁心生产厂商提供。有了厂家提供的热阻数据，简单、实用何乐而不为。高频变压器可采用这一方法。而铁心片供应商不能提供热阻这一类数据，因此低频变压器设计者很难采用。热阻法的具体计算公式如下: 式中，温升ΔT（℃）变压器热阻Rth（℃/w）变压器铜损PW（w）变压器铁损PC（w） 3 热容量法源于早期的灌封变压器，由于开放式变压器的出现这种计算方法已被人遗忘，可以说是在考古中发现。这种计算方法的特点是把变压器看成是一个密封的元件，既无热的传导，也无热的辐射，更无热的对流，热量全部靠变压器的铁心、导线、

(工频)变压器的工作原理及设计(新)

变压器的工作原理及设计在电路和磁路中，变压器不但作为电磁能量的传送工具，而且可以改变电路中的电压和电流的大小和相位，在某种情况下可以起电的隔离作用，在各种电力、电子等电路中被广泛应用。电磁感应是变压器工作原理的基础，因此要想了解变压器的工作原理及性能，进而应用、设计变压器，就必须具备电、磁方面的基础理论知识。电路方面的知识大家比较了解，下面对磁路方面的知识进行必要的补充。一、电磁感应和磁路中的概念及一些定律 1、电磁感应磁场变化时，将在它所能影响到的区域内的的电回路中产生电压以至电流。用数学式子来描述： dt d N dt d e Φ-=ψ-= 实际上这种过程是可逆的，即变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电电场。从能量的观点来看，在变压器的工作过程中，电路的电能转换为变压器铁芯内的磁能，然后再转换为二次侧的电能，完成能量的传送。 2、磁路中的概念磁路——磁通通过的区域磁感应强度B ——表示磁场强弱的一个物理量磁通Φ——BA =Φ，A 为与磁场方向垂直的片面的面积磁导率μ——表示物质磁性质的物理量，0μμμr =，70104-?=πμ 磁场强度H ——μ B H = 磁势∑=NI F 磁压降Hl U m = 3、磁路的基本定律（1）安培环路定律（全电流定律） ?∑=l I dl H . （2）磁路的基尔霍夫第一定律 ∑=Φ0 （3）磁路的基尔霍夫第二定律 ∑∑∑==Ni I Hl 图1 安培环路定律

图2 磁路基尔霍夫第一定律图3 磁路基尔霍夫第二定律（4）磁路的欧姆定律 φφμμm m R A l l B Hl U ==== 4、铁磁物质的磁化曲线（1）原始磁化曲线：将一块尚未磁化的铁磁物质进行磁化，在磁场强度H 由0开始逐渐增加时，磁感应强度也逐渐增加，这种曲线称为原始磁化曲线。图4 磁畴图5 原始磁化曲线（2）磁滞回线：当铁磁物质在-H m 到+H m 之间反复磁化若干次最后得到对原点对称的封闭曲线。从磁化过程可以看出，B 的变化总是落后于H 的变化，所以这种现象称为磁滞。图6 磁滞回线

设计变压器的基本公式精编版

设计变压器的基本公式为了确保变压器在磁化曲线的线性区工作，可用下式计算最大磁通密度（单位：T） Bm=(Up×104)/KfNpSc 式中：Up——变压器一次绕组上所加电压（V） f——脉冲变压器工作频率（Hz) Np——变压器一次绕组匝数（匝） Sc——磁心有效截面积（cm2） K——系数，对正弦波为4.44,对矩形波为4.0 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。变压器输出功率可由下式计算（单位：W） Po=1.16BmfjScSo×10－5 式中：j——导线电流密度（A/mm2） Sc——磁心的有效截面积（cm2) So——磁心的窗口面积（cm2） 3对功率变压器的要求（1）漏感要小图9是双极性电路（半桥、全桥及推挽等）典型的电压、电流波形，变压器漏感储能引起的电压尖峰是功率开关管损坏的原因之一。图9双极性功率变换器波形功率开关管关断时电压尖峰的大小和集电极电路配置、电路关断条件以及漏感大小等因素有关，仅就变压器而言，减小漏感是十分重要的。（2）避免瞬态饱和

一般工频电源变压器的工作磁通密度设计在B－H曲线接近拐点处，因而在通电瞬间由于变压器磁心的严重饱和而产生极大的浪涌电流。它衰减得很快，持续时间一般只有几个周期。对于脉冲变压器而言如果工作磁通密度选择较大，在通电瞬间就会发生磁饱和。由于脉冲变压器和功率开关管直接相连并加有较高的电压，脉冲变压器的饱和，即使是很短的几个周期，也会导致功率开关管的损坏，这是不允许的。所以一般在控制电路中都有软启动电路来解决这个问题。（3）要考虑温度影响开关电源的工作频率较高，要求磁心材料在工作频率下的功率损耗应尽可能小，随着工作温度的升高，饱和磁通密度的降低应尽量小。在设计和选用磁心材料时，除了关心其饱和磁通密度、损耗等常规参数外，还要特别注意它的温度特性。一般应按实际的工作温度来选择磁通密度的大小，一般铁氧体磁心的Bm值易受温度影响，按开关电源工作环境温度为40℃考虑，磁心温度可达60～80℃，一般选择Bm=0.2～0.4T，即2000～4000GS。（4）合理进行结构设计从结构上看，有下列几个因素应当给予考虑：漏磁要小，减小绕组的漏感；便于绕制，引出线及变压器安装要方便，以利于生产和维护；便于散热。 4磁心材料的选择软磁铁氧体，由于具有价格低、适应性能和高频性能好等特点，而被广泛应用于开关电源中。软磁铁氧体，常用的分为锰锌铁氧体和镍锌铁氧体两大系列，锰锌铁氧体的组成部分是Fe2O3，MnCO3，ZnO，它主要应用在1MHz以下的各类滤波器、电感器、变压器等，用途广泛。而镍锌铁氧体的组成部分是Fe2O3，NiO，ZnO 等，主要用于1MHz以上的各种调感绕组、抗干扰磁珠、共用天线匹配器等。在开关电源中应用最为广泛的是锰锌铁氧体磁心，而且视其用途不同，材料选择也不相同。用于电源输入滤波器部分的磁心多为高导磁率磁心，其材料牌号多为R4K～R10K，即相对磁导率为4000～10000左右的铁氧体磁心，而用于主变压器、输出滤波器等多为高饱和磁通密度的磁性材料，其Bs为0.5T（即5000GS）左右。开关电源用铁氧体磁性材应满足以下要求：

变压器的设计实例

摘要：详细介绍了一个带有中间抽头高频大功率变压器设计过程和计算方法，以及要注意问题。根据开关电源变换器性能指标设计出变压器经过在实际电路中测试和验证，效率高、干扰小，表现了优良电气特性。关键词：开关电源变压器；磁芯选择；磁感应强度；趋肤效应；中间抽头 0 引言随着电子技术和信息技术飞速发展，开关电源SMPS(switch mode power supply)作为各种电子设备、信息设备电源部分，更加要求效率高、成本小、体积小、重量轻、具有可移动性和能够模块化。变压器作为开关电源必不可少磁性元件，对其进行合理优化设计显得非常重要。在高频开关电源设计中，真止难以把握是磁路部分设计，开关电源变压器作为磁路部分核心元件，不但需要满足上述要求，还要求它性能高，对外界干扰小。由于它复杂性，对其设计一、两次往往不容易成功，一般需要多次计算和反复试验。因此，要提高设计效果，设汁者必须有较高理论知识和丰富实践经验。 1 开关电源变换器性能指标开关电源变换器部分原理图如图1所示。 PCbfans提示请看下图: 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； 1

变换器输出直流电压Ub=14.7V；输出电流Io=25A；工作脉冲占空度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 变压器磁芯选择以及工作磁感应强度确定 2.1 变压器磁芯选择目前，高频开关电源变压器所用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，从降低电源产品成本方面来考虑不宜采用。非晶合金和超微晶材料饱和磁感应强度虽然高，但在假定测试频率和整个磁通密度测试范围内，它们呈现铁损最高，因此，受到高功率密度和高效率制约，它们也不宜采用。虽然铁氧体材料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型铁氧体铁芯制成变压器是最符合其要求，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 工作磁感应强度确定工作磁感应强度Bm是开关电源变压器设计中一个重要指标，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计算 3.1 变压器计算功率开关电源变压器工作时对磁芯所需功率容量即为变压器计算功率，其大小取决于变压器输出功率和整流电路形式。变换器输出电路为全波整流，因此 2

变压器设计方案

变压器的设计磁性材料以及变压器的设计，主要说三种，一是硅钢片构成的工频变压器，一种铁硅铝铁粉芯磁环，还有一种是锰锌镍锌材料构成的磁环。三种应用于不同场合，其中硅钢片主要用于工频变压器，因为U值在1.5K附近，适中，Bsat值大，达1.5T，因此抗磁饱和强度。铁硅铝铁粉芯材料U值低，一般在百附近，B值相对硅钢片小，但是比高导材料（锰芯镍锌）大很多，主要用于直流分量大的场合。比如用于BUCK连续电流电路。而锰芯镍锌磁导率很高，最高最达10K，因此耦合性很好，主要用于小信号耦合传输。比如驱动信号以及电压电流采样。这种材料主要绕几匝就能满足感量要求以及合适的激励电流。

说说变压器的设计首先我们知道变压器是一个激励电感和理想变压器构成，当然还有初次级漏感。但我们可以先假设漏感忽略不记。那么变压器主要参数就是激励电流和匝数了，也就是磁动势。这直接和B值有关。其他条件不变下，NI越大，B值越大，越容易磁饱和。那么好了，现在讨论下NI值怎么取才能让B值处在一个安全的范围内。相信大家知道B=UH，这是定义出来的，U就是磁导率，就是B 与H的比值，U不是常数，但是在小H下B与H成线性关系（一般材料）,而H=KNI，K是比例常数，N是匝数，I是激励电流。那好了，如果要减小B值就得减小NI乘积（同一磁环）。激励电流I是和电感量成反比的。如果增大电感量则激励流会下降，但是N就得增大，否则电感量如何上升。我们知道电感量又和N成正比,L∝N*N?μ。而U=LI/T,把L值代进去得U∝N*N?μ?I/T。所以 B=μH=kμNI=k(μNUT)/(N *μ)=KUT/N 由此式可知B∝1/N。所以增大N就能减小B值，所以理论上我们最好让N值无穷大，这样B不容易饱和，但是实际情况总有个度,首先就是我们的变压器功率。

开关电源-高频-变压器计算设计

要制造好高频变压器要注意两点：一是每个绕组要选用多股细铜线并在一同绕,不要选用单根粗铜线,简略地说便是高频交流电只沿导线的表面走,而导线内部是不走电流的实习是越挨近导线中轴电流越弱,越挨近导线表面电流越强。选用多股细铜线并在一同绕,实习便是为了增大导线的表面积,然后更有效地运用导线。二是高频逆变器中高频变压器最好选用分层、分段绕制法,这种绕法首要目的是削减高频漏感和降低分布电容。 1、次级绕组：初级绕组绕完，要加绕(3~5 层绝缘垫衬再绕制次级绕组。这样可减小初级绕组和次级绕组之间分布电容的电容量，也增大了初级和次级之间的绝缘强度，契合绝缘耐压的需求。减小变压器初级和次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。若是开关电源的次级有多路输出，而且输出之间是不共地的为了减小漏感，让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。若是这个次级绕组只要相对较少几匝，则为了改善耦合状况，仍是应当设法将它布满完好的一层，如能够选用多根导线并联的方法，有助于改善次级绕组的填充系数。其他次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。当开关电源多路输出选用共地技能时，处置方法简略一些。次级能够选用变压器抽头方式输出，次级绕组间不需要采用绝缘阻隔，从而使变压器的绕制愈加紧凑，变压器的磁耦合得到加强，能够改善轻载时的稳压功能。 2、初级绕组：初级绕组应放在最里层，这样可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短，从而使整个绕组的用线为最少，这有效地减小了初级绕组自身的分布电容。通常状况下，变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组，可使变压器的漏感为最小。初级绕组放在最里边，使初级绕组得到其他绕组的屏蔽，有助于减小变压器初级绕组和附近器材之间电磁噪声的相互耦合。初级绕组放在最里边，使初级绕组的开始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端，可削减变压器初级对开关电源其他有些电磁打扰的耦合。 3、偏压绕组：偏压绕组绕在初级和次级之间，仍是绕在最外层，和开关电源的调整是依据次级电压仍是初级电压进行有关。若是电压调整是依据次级来进行的则偏压绕组应放在初级和次级之间，这样有助于削减电源发生的传导打扰发射。若是电压调整是依据初级来进行的则偏压绕组应绕在变压器的最外层，这可使偏压绕组和次级绕组之间坚持最大的耦合，而与初级绕组之间的耦合减至最小。初级偏压绕组最佳能布满完好的一层，若是偏压绕组的匝数很少，则能够采用加粗偏压绕组的线径，或许用多根导线并联绕制，改善偏压绕组的填充状况。这一改善方法实际上也改善了选用次级电压来调理电源的屏蔽才干，相同也改善了选用初级电压来调理电源时，次级绕组对偏压绕组的耦合状况。高频变压器匝数如何计算？很多设计高频变压器的人都会有对于匝数的计算问题，那么我们应该

开关变压器设计

开关电源变压器设计（草稿）开关变压器是将DC 电压﹐通过自激励震荡或者IC 它激励间歇震荡形成高频方波﹐通过变压器耦合到次级,整流后达到各种所需DC 电压﹒ 变压器在电路中电磁感应的耦合作用﹐达到初﹒次级绝缘隔离﹐输出实现各种高频电压﹒ 目的﹕减小变压器体积﹐降低成本﹐使设备小形化﹐节约能源﹐提高稳压精度﹒ N 工频变压器与高频变压器的比较﹕ 工频高频 E ＝4.4f N Ae Bm f=50HZ E ＝4.0f N Ae Bm f=50KHZ N Ae Bm 效率﹕ η=60-80 % (P2／P2+Pm+ P C ) η>90% ((P2／P2+Pm ) 功率因素﹕ Cosψ=0.6-0.7 (系统100W 供电142W) Cosψ>0.90 (系统100W 供电111W) 稳压精度﹕ ΔU%=1% (U20-U2／U20*100) ΔU<0.2% 适配.控制性能﹕ 差好体积.重量大小

开关变压器主要工作方式一.隔离方式: 有隔离; 非隔离 (TV&TVM11) 二.激励方式: 自激励; 它激励 (F + & IC) 三.回馈方式: 自回馈; 它回馈 (F- & IC) 四.控制方式: PWM: PFM (T & T ON ) 五.常用电路形式: FLYBACK & FORWARD 一.隔离方式: 二.

开关变压器主要设计参数静态测试参数: R DC. L. L K. L DC. TR. IR. HI-POT. IV O-P.Cp. Z. Q.……… 动态测试参数: Vi. Io. V o. Ta. U. F D max…………. 材料选择参数 CORE: P. Pc. u i. A L. Ae. Bs……. WIRE: Φ℃. ΦI max. HI-POT…….. BOBBIN: UL94 V--O.( PBT. PHENOLIC. NYLON)………. TAPE: ℃. δh. HI-POT…….. 制程设置要求 P N…(SOL.SPC).PN//PN.PN-PN. S N(SOL.SPC).Φn. M tape:δ&w TAPE:δ&w. V℃……..

逆变器用变压器设计

计算方法 A 已知条件：输出功率：2P =25W ；次级电流：2I =0.115A ；（220V ？）初级电流：1I =1.0A ；电源频率：f =50Hz ；效率：η>0.9; 功率因数：cos ?>0.9；温升：m τ?<55℃。 B 电压计算输入功率：212527.80.9P P η= ==W 初级电压：11127.827.81P U I = ==V 次级电压：22225217.390.115 P U I ===V 次级负载电阻：()222222518900.115P R I = ==?C 选择铁芯按2P 选择铁芯。当使用R 型铁芯R-30，材料使用DQ151-35时。铁芯相关性能为：当0B =1.70T 时，S P ≤2.2W/kg ，磁化伏安≤8V A/kg ，~H ≤3.5A/cm 2 223.1410 3.142C d S cm π??==×=????；()()2 5.45 2.021.95 2.022.8C L =×+++=cm ；

C G =0.425（kg ）;c F =64cm 2 D 匝数计算 44 1010108.43864.44 4.4450 1.7 3.14 c TV fB S ===×××匝/V 当%U ?=15%（8%？），()()128.43869.92781%10.15TV TV U ===???匝/V （()()128.43869.1721%10.08TV TV U ===???）11127.88.4386235N U TV =×=×=匝 2222179.92782155N U TV =×=×=匝（2222179.1721990N U TV ==×= ）E 导线直径确定（数据提供23.5~4.0/j A A mm = ）1 1.130.604d === mm 2 1.130.205d ===mm 若取QZ-2（二级聚酯漆包线）标准导线，则10.630d mm =,1max 0.704d mm =，铜导体电阻54.84/km ?；20.224d mm =,2max 0.266d mm =，铜导体电阻433.8/km ?。

工频变压器的设计计算

工频变压器的设计计算 2010-9-15 ，这个 U2），从上可知，变压器是通过铁芯的磁场来传递电功率的。借助于磁场实现了初级电路和次级电路的电隔离；又通过改变绕组匝比，来改变次级的输出电压。二、变压器特性参数和设计要求 1、磁通密度B和电流密度J 磁通密度（又叫磁感应强度）B和电流密度J是变压器设计的关键参数，直接关系着变压器的体积和重量，B 、J值越高，变压器越轻，但是B 、J的取值受到一定条件的限制，因此，变压器的体积和重量也受到这些条件的限制。 4Gs 。 H的关系曲线，在

单级PFC高频变压器设计及参数计算详解

单级PFC高频变压器设计及参数计算详解由于LED照明电源要求：民用照明PF值必需大于0.7，商业照明必需大于0.9。对于10~70W的LED驱动电源，一般采用单级PFC来设计。即节省空间又节约成本。接下来我们来探讨一下单级PFC高频变压器设计。以一个60W的实例来进行讲解：输入条件：电压范围：176~265Vac 50/60Hz PF>0.95 THD<25% 效率ef〉0.87 输出条件：输出电压：48V 输出电流：1.28A 第一步：选择ic 和磁芯： Ic用士兰的SA7527，输出带准谐振，效率做到0.87应该没有问题。按功率来选择磁芯，根据以下公式： Po=100*Fs*Ve Po：输出功率；100：常数；Fs：开关频率；Ve：磁芯体积。在这里，Po=Vo*Io=48*1.28=61.44；工作频率选择：50000Hz；则： Ve=Po/（100*50000） =61.4/（100*50000）=12280 mmm PQ3230的Ve值为：11970.00mmm，这里由于是调频方式工作。完全可以满足需求。可以代入公式去看看实际需要的工作频率为：51295Hz。第二步：计算初级电感量。最小直流输入电压：VDmin=176*1.414=249V。最大直流输入电压：VDmax=265*1.414=375V。最大输入功率：Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W（设计变压器时稍微取得比总效率高一点）。最大占空比的选择: 宽电压一般选择小于0.5，窄电压一般选择在0.3左右。考虑到MOS管的耐压，一般不要选择大于0.5 ，220V供电时选择0.3比较合适。在这里选择：Dmax=0.327。最大输入电流: Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39 A 最大输入峰值电流：Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A MOS管最大峰值电流：Imosmax=2*Iinmaxp/Dmax=2*0.55/0.327=3.36A 初级电感量：Lp= Dmax^2*Vin_min/(2*Iin_max*fs_min)*10^3 =0.327*0.327*176/（2*0.39*50000）*1000 =482.55 uH 取500uH。第三步：计算初级匝数NP：查磁芯资料，PQ3230的AL值为：5140nH/N^2,在设计反激变压器时，要留一定的气息。选择0.6倍的AL值比较合适。在这里AL我们取：

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