工频变压器设计软件与成本计算方法

EI 工频变压器设计的几个问题

中国三江航天集团黄永吾

工频变压器在被大家称为低频变压器，以示与开关电源用高频变压器有区别。工频变压器在过去传统的电源中大量使用，而这些电源的稳定方式又是采用线性调节的，所以那些传统的电源又被称为线性电源

工频变压器的原理非常简单，理论上推导出相关计算式也不复杂，所以大家形成了看法：太简单了，就那三、四个计算公式，没什么可研究的。设计时只要根据那些简单的公式，立马成功。掌握了电压高了拆掉几圈，电压低了加几圈，空载电流大了，适当增加初级圈数，也觉的低工频变压器的非常简单。

我认为上面的认识既有可取之处，也有值得研究的地方。可取之处：根据计算式或自己打样，可以很快就得出结果，解决了问题；加上有六七年以上得实际工作经验，可说是在某单位得心应手，鹤立鸡群。值得研究的地方是：你是否了解自己设计出的产品性能？设计合理吗？设计优化过吗？经济性如何？

过去电源变压器的设计由电子部牵头组织专家学者成立变压器工作组，编写典型计算免费发放各单位，作为计算依据，每个单位都有自己的变压器设计人员,由于有了参数表的存在，各厂设计出来的变压器各参数基本一致，连圈数和线径都可能一一模一样。验收的规则也是统一到变压器总技术条件上来。改革开放以后国营企业的变压器设计人员，除极少数外，下海的不多。典型计算资料本不可多得，要按失密论处。加上典型计算是原苏联的一套铁心规格与现行得EI 铁心片规格不符，无参照价值。目前基本上是采用师傅带徒第的方式带出来一大批变压器工程人员。。与过去不同现有的工程技术人员大都是自己打样，由于工频变压器市场广泛，小单子很多。而这些单子很多是从关系接来的。不十分计较价格，因此理论水平一般，实际经验丰富的工程技术人员大有人在。

从设计角度来看师师傅带徒第的方式带出来一大批变压器工程人员，他门的设计风格各不相同。

A. 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，有以下几种

方法

1．采用下面的半经验公式去选取：

)1(---?=P K A fe

式中A fe --铁心有效截面积cm 2

K--- 系数

P —变压器输出功率 w

定下A fe 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。 2．也可采用下面的半经验公式去选取：

)2(---?=?P K A A w fe 式中A fe --铁心有效截面积cm 2

A w --铁心窗口面积cm 2 K--- 系数

P —变压器输出功率 w

此公式要较前一公式精确一些，起码考虑了铁心窗口的存在。

3．由理论计算推导的公式

a. 由温升推导的公式

cu fe A A J B f P ?????=0222.0

b. 由电压调整率决定时，计算式为：

电压调整率

线圈平均匝长铁心窗口中导线的面积因子与铜阻温度系数有关的磁通密度电流密度工作频率式中：--?--------??????=%/%

555.022222U cm l cm A Z T

B mm A J Hz

f U l Z A A B f P cu cu cu

cu fe

5．半经验公式的推导

)

()

()()(1044.424cm A V U W Hz f T B A W f B U fe fe 铁心有效面积电压圈数工作频率磁通密度----------?????≈-

)

()()()/(104

44.41044.41044.4)4()

3(4

22242424

22mm d A I mm A mm A J d J A W f B A J A W f B I A W f B I U P d J A J I cu fe cu fe fe cu 裸线直径流经导线的电流单根导线截面积电流密度--------????????=???????=??????=-----------?=--??

=?=---π

面之比

铁心窗口与铁心有效截铁心窗口面积窗口填充系数令---------------?==--?=

??---???=--W w cu fe w w fe

w w

cu w

cu K cm A K A K A A A K A K W A W K )

()7()6(2

104

)

5(1042222

ππ

)

9(11.1)8(11.111.1)8(11.1501022.2102

44.410444.4)4()7()6(22

2----????=

?????=??????=-----?????==???????=???????=???

?????=?=---w

cu fe w cu fe fe w cu fe w cu fe w cu fe w

cu fe fe K K J B P

A K K J A

B A K K J A B A K J A B P Hz f A K J A f B A K J A f B d W J A f B I

U P 由式时

当代入式由式π

)

9(/5.35.1417

.096.036.192.130

48532

.096.035.26.192.15

.2348)

(92.18.04.2286

.030485.234822代入式电流密度如磁通密度与例mm A J T B A A K EI A A K EI cm A K EI EI fe w w fe w w w cu ===??==?=??==?=?==??

此公式只能参考

也就是说前面的系数是不一样的与选铁心时用公式P K A EI EI P

K K J B P

A EI P P

K K J B P

A EI fe w cu fe w

cu fe =??=????=

????=

?=????=

????=?,30485.2348)1(2.1417

.0286.05.35.111.111.130

48062.1532

.0286.05.35.111.111.15.2348

不一样

度不一样前面的系数也但如磁通密度与电流密要准

相对来说比公式前面的系数是一样的与选铁心时用公式电流密度当磁通密度的推导

公式)1(.30485.2348)2(6.0286

.05.35.111.1)/(5.3),(5.111.111.1)2(2??=???=?==???=

??????=EI EI P

A A mm A J T

B K J B P

A A A K J A

B P w fe cu

w fe w cu fe

B. 磁通密度

磁通密度：有用空载磁通密度，也有用负载磁通密度,“电子变压器手册“一书中采用的是负载磁通密度，因电压调整率小与10％故采用相同的磁通密度还可以现电压调整

以上数字为H50 0.5mm 材料，可根据空载电流要求调整，仅供参考。

C. 电压调整率

虽然都叫电压调整率但实际含义不一样，目前有两种定义。

1．电力变压器定义：

U U -=

?0% 2．电子变压器手册定义

空载电压

负载电压-----=

?00

0%U U U U U U 使用第一种定义的占多数。第二种定义是原电子工业部变压器工作组对电压调整率下的定义，在电子行业各种资料中占多数。 D. 电流密度与选线径

1．不管变压器功率多大同样的电流选相同的线径

有用下列公式来计算线径的:

)

()

.2A I mm I

d 电流--=

2．根据经验、多大的铁心选多大的电流密度。这是个人多年的心得、即是本人

愿意，也不是一句话、两句话可以把心得告诉别人。告诉你电流密度的一个范围就不错了，但没有经验的人，还是用不上。电流密度取值是整数或小数点后一位。采用经验数字，不同功率采用不同电流密度或不同铁心尺寸采用不同电流密度

1)表1：要求变压器温升值为50度上下时，电流密度(A/mm 2)可以参考下表

2) 不同铁心尺寸采用不同电流密度 3．通过计算，不同的铁心规格、不同的电压调整率、不同的温升、不同的铁心

材料、不同的次级电压、不同的环境温度、不同的导线耐热等级、铁心的黑片与白片、初级与次级―――电流密度都不相同。适用出书与计算参数表，这类电流密度一般精确到小数点后二位。根据温升或允许电压调整率计算出电流密度再算出线径

1) 根据温升计算出电流密度

与温度有关因子

铜导线质量允许铜损------?=

Z kg G w P G Z P J cu cu cu

cu )()(

2) 根据允许电压调整率计算出电流密度

.2U l Z A B f J cu

fe ????=

3) 由电流密度再算出线径

/13.1mm A J A

I mm d J

I d 电流密度电流裸线直径------=

4．根据圈数算出线径

为什麽不用电流密度可选铁心，因为计算电流密度时要用到导线的总面积A CU (Sm),而A CU (Sm)除以圈数即可得导线的直径。而计算电流密度再来计算线径绕了一个大圈子。，简单打个比喻，一种胶心，你能绕满某一线径的圈数是一定的，反过来说，要绕满一定的圈

数，其线径也是固定的。两个次级绕组，要你动一下脑筋就会想出办法。

圈数定了，可绕的最大线径只有一个，可以不用电流密度.采用槽满率来计算线径，槽满率是借用电机设计中的一项指标，用来检查导线能否在槽中放得下，此方法也要首先要计算出圈数，圈数确定以后，骨架上能绕的最大带绝缘线径只能有一个，这种计算方法绕的线圈比较饱满，其计算方法如下：

导线带绝缘线径

圈数

骨架上可绕线面积------?=

j wb

d W mm A mm W

A d )()(9.02

计算出的是带绝缘线径，然后查线规表查出裸线径。

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：

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

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℃……..

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

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 ?。

工频变压器设计简介

；保密等级机密★20年Q/DX 青岛鼎信通讯股份有限公司技术文档 ^ 工频变压器设计简介 2015 - 04 - 08发布2015 - 04 - 09 实施青岛鼎信通讯股份有限公司发布

目录 1 概述............................................................... 错误!未定义书签。变压器的基本工作原理............................................ 错误!未定义书签。变压器空载工作状态.............................................. 错误!未定义书签。变压器负载工作状态.............................................. 错误!未定义书签。 2 电子变压器的基本结构和材料......................................... 错误!未定义书签。铁心及材料...................................................... 错误!未定义书签。铁心的加工方法.................................................. 错误!未定义书签。铁心材料........................................................ 错误!未定义书签。 3 电源变压器的主要技术参数........................................... 错误!未定义书签。功率容量........................................................ 错误!未定义书签。功率因数........................................................ 错误!未定义书签。效率............................................................ 错误!未定义书签。电压调整率...................................................... 错误!未定义书签。空载电流及其百分比.............................................. 错误!未定义书签。空载损耗........................................................ 错误!未定义书签。温升............................................................ 错误!未定义书签。设计电源电压器所必需的技术参数 .................................. 错误!未定义书签。 4 电源变压器的基本计算公式........................................... 错误!未定义书签。空载工作时...................................................... 错误!未定义书签。负载工作时...................................................... 错误!未定义书签。匝数计算........................................................ 错误!未定义书签。 5 电源变压器铁心选择和电磁参量确定方法 ............................... 错误!未定义书签。电源变压器铁心选择.............................................. 错误!未定义书签。电源变压器电磁参数的确定........................................ 错误!未定义书签。 6 电源变压器结构参数计算............................................. 错误!未定义书签。窗口利用系数.................................................... 错误!未定义书签。散热面积........................................................ 错误!未定义书签。 7 实例设计........................................................... 错误!未定义书签。 8 国网单相表（0527）电源设计......................................... 错误!未定义书签。原理图.......................................................... 错误!未定义书签。电气参数：...................................................... 错误!未定义书签。变压器参数计算.................................................. 错误!未定义书签。 9 设计计算时应注意其他问题........................................... 错误!未定义书签。漏感计算........................................................ 错误!未定义书签。绕组的分布...................................................... 错误!未定义书签。屏蔽............................................................ 错误!未定义书签。 10 文档使用范围...................................................... 错误!未定义书签。

变压器计算公式

变压器计算公式变压器计算公式原边:U1=4.44*f*N1*Faim 副边:U2=4.44*f*N2*Faim 磁通量:Faim=Bm*S 其中 U1,U2为两侧交流电压值 f为交流电频率 N1,N2为两侧线圈匝数 Faim为铁芯磁通量 Bm为磁感应强度(磁通密度)，特斯拉T,以前叫高斯G,1T=10000G。 S为截面积变比K=U1/U2=(4.44*f*N1*Faim)/(4.44*f*N2*Faim)=N1/N2 所以 1.当N1>N2时，则有K>1，推出U1>U2,为降压式 2.当N1

为降压式 2.副边电压为U1/U2=K U2=U1/K=220/10=22V 3.原边电流I1/I2=N2/N1=1/K I1=I2/K=2A/10=0.2A 4.输入功率P1=U1*I1=220V*0.2A=44W 输出功率P2=U2*I2=22V*2A=44W 可见，如此忽略损耗，则能量守恒。硅钢片叠法 1.一对一交错叠装 2.两两相隔交错叠装 3.两夹一交错叠装变压器浸渍绝缘漆 1.提高电气绝缘 2.增强防潮、防霉、防腐蚀、防盐雾、防紫外线等。 3.增强机械强度 4.改善导热性

变压器设计心得

一、变压器原理当我们把导线插入220V电源插座，就会发生短路现象，可是插入变压器就不会，区别就在于变压器原边的线圈导线是绕在铁芯上的，难道仅仅因为多了个铁芯，导线就失去短路作用了吗？是的，导线插入铁芯后就变成了电感线圈，根据楞次定律：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，(注意：“阻碍”不是“相反”，原磁通量增大时方向相反，原磁通量减小时方向相同；“阻碍”也不是阻止，电路中的磁通量还是变化的。)变压器原边将产生一个大小相等，方向相反的反向电动势抵消输入的220V电压，导线中仅有微弱的励磁电流流过(维持磁场需要有一个电流)，所以，导线失去了短路作用。如果真是这样，那么在铁钉上绕几圈漆包线，再把导线插入220V电源插座，是不是就不会短路了？肯定会短路的。原因就是铁芯磁饱和了，无法产生反向电动势抵消输入电压，此时，导线还是相当于短路线。拆开变压器，可以看到，线圈匝数很多，额定功率越大的变压器，铁芯体积越大，其中的原因就是为了让变压器工作在变压器状态，而不是进入磁饱和状态。也就是说，我们实际中使用的变压器都是非理想的，有可能进入磁饱和状态，从而失去变压器功能。我们设计变压器的目的就是保证在额定电压，额定功率下，变压器正常工作。如果真的存在理想变压器就不需要我们设计了。二、变压器设计除了满足正常工作的要求外，变压器设计还要满足：体积、重量、温度、成本等要求，所以，实际变压器的设计可不是一件容易的事情。书本上的理论分析全都是用的理想变压器，书上说变压器可以实现变压、阻抗匹配、隔离等等功能，但是隐含前提是变压器工作在变压器状态，如果饱和了，那就没有这些功能了。一个实际变压器还存在导线电阻、漏感、分布电容、分布电感、温升(铜损、铁损)等等问题，根据不同的变压器类型，有些参数不能忽略。制作变压器我们需要知道以下信息： 1、磁芯规格(磁芯形状、磁芯大小、磁芯材料) 2、匝数与导线规格(原副边匝数、导线直径) 3、损耗与温升 4、导线结构：多股线或扁平线 5、绕组结构：多层或分段饶制 6、端空设计：按绝缘电位设计端空磁芯规格其实就是要确定横截面积和工作点。一般功率决定横截面积大小，功率越大，横截面积越大。有经验公式可以快速根据功率确定横截面积，也可以直接查表。磁芯材料确定后，根据其特性曲线，我们要选择合适的工作点B0。B0太大会导致磁饱和，太小又会使得体积庞大、重量沉、功耗大、成本高。

小功率工频变压器的绕制计算及注意事项

小功率工频变压器的绕制计算及注意事项各种家用电器中，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。 1.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。如果是全波整流变压器，应以变压器次级电压的1/2计算。次级绕组消耗功率加入变压器本身损耗功率，即为变压器初级视在功率。一般次级绕组功率在10w以下的变压器，其本身损耗可达次级实际消耗功率的30～50%，其效率仅为50～70%。次级绕组功率在30W以下损耗约20～30%，50W以下损耗约15～20%，100w以下损耗约10～15%，100W以上损耗约10%以下，上述损耗参数是关于普通插片式变压器的。如果按照R型变压器、c型变压器、环形变压器的顺序，损耗参数依次减小。根据上述计算的变压器初级总功率可以选定铁芯。铁芯面积S=a×b(cm2).如附图所示。变压器视在功率与s的关系用下述经验公式选用：s=K√P1 P1为变压器初级总视在功率，单位为：VA(伏安)，s为应选铁芯截面积，K 为一系数，随变压器Pl大小不同选用不同的值。同时考虑到硅钢片之间的绝缘漆、空隙的影响，K与P1关系为： P1K值 10VA以下2～2.2 50VA以下2～1.5 lOOVA以下1.5～1.4 2.每伏匝数计算

变压器的设计过程包括五个步骤确定原副边匝数比

变压器的设计过程包括五个步骤：①确定原副边匝数比；②确定原副边匝数；③确定绕组的导线线径；④确定绕组的导线股数；⑤核算窗口面积。 (1)原副边变比为了提高高频变压器的利用率，减小开关管的电流，降低输出整流二极管的反向电压，减小损耗和降低成本，高频变压器的原副边变比应尽量大一些。为了在任意输入电压时能够得到所要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压选择。选择副边的最大占空比为，则可计算出副边电压最小值为：，式中，为输出电压最大值，为输出整流二极管的通态压降，为滤波电感上的直流压降。原副边的变比为：。 (2)确定原边和副边的匝数首先选择磁芯。为了减小铁损，根据开关频率，参考磁芯材料手册，可确定最高工作磁密、磁芯的有效导磁截面积、窗口面积。则变压器副边匝数为：。根据副边匝数和变比，可计算原边匝数为：。 (3)确定绕组的导线线径在选用导线线径时，要考虑导线的集肤效应。所谓集肤效应，是指当导线中流过交流电流时，导线横截面上的电流分布不均匀，中间部分电流密度小，边缘部分电流密度大，使导线的有效导电面积减小，电阻增加。在工频条件下，集肤效应影响较小，而在高频时影响较大。导线有效导电面积的减小一般采用穿透深度来表示。所谓穿透深度，是指电流密度下降到导线表面电流密度的0.368(即：)时的径向深度。，式中，，为导线的磁导率，铜的相对磁导率为，即：铜的磁导率为真空中的磁导率，为导线的电导率，铜的电导率为。为了有效地利用导线，减小集肤效应的影响，一般要求导线的线径小于两倍的穿透深度，即。如果要求绕组的线径大于由穿透深度所决定的最大线径时，可采用小线径的导线多股并绕或采用扁而宽的铜皮来绕制，铜皮的厚度要小于两倍的穿透深度。 (4)确定绕组的导线股数绕组的导线股数决定于绕组中流过的最大有效值电流和导线线径。在考虑集肤效应确定导线的线径后，我们来计算绕组中流过的最大有效值电流。原边绕组的导线股数：变压器原边电流有效值最大值，那么原边绕组的导线股数（式中，J为导线的电流密度，一般取J=3～5 , 为每根导线的导电面积。）。副边绕组的导电股数：①全桥方式：变压器只有一个副边绕组，根据变压器原副边电流关系，副边的电流有效值最大值为：；②半波方式：变压器有两个副边绕组，每个负载绕组分别提供半个周期的负载电流，因此其有效值为（为输出电流最大值）。因此副边绕组的导线股数为 (5)核算窗口面积在计算出变压器的原副边匝数、导线线径及股数后，必须核算磁芯的窗口面积是否能够绕得下或是否窗口过大。如果窗口面积太小，说明磁芯太小，要选择大一点的磁芯；如果窗口面积过大，说明磁芯太大，可选择小一些的磁芯。重新选择磁芯后，再重新计算，直到所选磁芯基本合适为止

变压器温度计算

1 引言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，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。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、绝缘材料消耗掉。这样引出一个热容量(比热)的概念，就可以利用古人留给我们的比热的试验数据，准确的计算出变压器的温升来。不是所有的变压器都可以利用这一计算公式，唯独只有带塑料外壳的适配器可采用这一方法，这种计算方法准确度犹如瓮中捉鳖十拿九稳。若适配器开有百叶窗，那就有一部份热量通过对流散发出去，如不存在强迫对流，百叶窗对温升的影响只在百分之三左右。上一代的变压器设计工作者对这一计算方法很熟悉，现在的变压器设计工作者根据此线索，进行考古也会有收获。热容量法的计算模式如下：

式中，温升ΔT(℃) 变压器质量Gt(g) 变压器铜损PW(w) 变压器铁损PC(w) T—加热时间常数(s) At—变压器散热面积(cm2) Ct——变压器比热(w·s/℃·g) CC——铁心比热(w·s/℃·g) GC——铁心质量(g) cw——导线比热(w·s/℃·g) Gw——导线质量(g) cis——绝缘材料比热(w·s/℃·g) Gis——绝缘材料质量(g) Gt——变压器质量(g) 4 散热面积法散热面积法基于热量全部由变压器表面积散发出去，这种算法有三种类型：