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1 圓截面環形鐵心的特性
OA型圓截面環形鐵心,是在R型鐵心的生產基礎上發展起來的一種新型鐵心,采用優質冷軋取向硅鋼帶,經曲線開料后呈橄欖形鋼帶,而后再卷繞成環形鐵心。這種鐵心的外形和鐵心截面均呈現圓形,使鐵心結構更為完美。OA型鐵心綜合了環形鐵心和R型鐵心的優點,因而在性能上表現更為出色。
OA型鐵心與環形鐵心相比:
1) 由于鐵心截面為圓形,在相同的截面積Sc條件下,圓的周長要比方的周長短12%,因此可以節省銅線12%。
2) 圓形截面的鐵心,其中磁場分布更為均勻,漏磁更小。
3) 導線內阻降低,電壓調整率小。
4) 繞制線圈時,漆包線繞在圓形截面鐵心的外周上,因無棱角,所以繞制時十分平滑,不易損傷漆包線而造成短路。
OA型鐵心與R型鐵心相比:
1) OA型鐵心制作變壓器時,無需骨架與支架、有利于降低成本。
2) 不用骨架,繞組平均匝長比R型減少約10%,因此內阻低、電壓調整率好。
3) 繞組均勻分布在整個鐵心表面,且緊貼鐵心,所以漏磁比R型更小。
4) 遇到低壓大電流的繞組,R型必須采用多根導線并聯,而OA型則可用粗導線直接穿繞,省卻并聯之麻煩。
2 OA型鐵心的結構尺寸及技術參數
OA型鐵心開始試制時,參照R型鐵心尺寸系列,從10VA~1000VA分為12個規格,經過一年多的實踐,感到在100VA以上規格分檔距離太大,所以OA型圓截面環形鐵心的規格從今年起已增加到17個規格,這樣設計時選擇鐵心的靈活性更大,具體規格參見表1所示。

表1推薦的磁感應強度B值,是考慮電源電壓升高10%時,變壓器仍應正常工作,因為在額定電壓時,B值為1.6~1.65T,當電壓升高10%時,B值上升到約1.8T,還未達到冷軋取向硅鋼帶的飽和點。如果你設計的電源變壓器是由穩壓電源供電的,電源電壓的變化很小,那么,設計變壓器時,B值可取1.75T。但由于為閉合磁路的鐵心,如果B值取得太高,當變壓器接通電源時的沖擊電流要比EI型、C型鐵心為大,所以設計變壓器時,B值也不宜取得太高。
圖1和圖2是OA型鐵心的磁化曲線和鐵損曲線。

圖1 OA型鐵心磁化曲線

圖2 OA型鐵心鐵損曲線

圖3 變壓器電原理圖
3 OA型電源變壓器設計方法
根據客戶要求,設計一個音響設備用的OA型電源變壓器,電氣參數為:
初級:220V,50Hz:
次級:25V,3.2A。
計算變壓器的初次級各項電氣參數:
1) 次級功率
= =25×3.2=80VA
2) 變壓器效率η
假定η=0.85
3) 初級功率

4) 初級電源

設計步序:
1) 選擇鐵心
按表1 OA型鐵心系列中,選擇OA-80環形鐵心。其鐵心的各項參數為:
內徑/外徑 φ45/φ92mm
鐵心直徑 φ25 mm
截面積Sc φ4.92cm2
磁路長度 21.51cm
鐵心重量 0.79kg
2) 計算初、次級匝數
初級匝數N1

每伏匝數

次級匝數N2

3) 導線直徑
初級導線直徑

次級導線直徑

4)繞組結構
(1) 在OA-80型環形鐵心上,用0.05×10聚酯薄膜帶,按鐵心外徑穿心1/2迭包1層,此時,已包絕緣的鐵心內徑為φ43mm。
(2) 內徑周長 = π=43 3.14=135mm
(3) 初級繞組每層匝數m1

此設計在繞線時,以環形鐵心的內圈排齊為準。
每繞1層導線,內徑相應縮小,因此內圈上的每層匝數,以每層遞減10t計算,初級繞組的層數應為5層。即S1=5層。
5)初級繞組厚度

6)次級繞組內徑
(1) -2 =43-2×3=37mm
再在初級繞組外用0.05×10聚酯薄膜帶,按初級繞組外徑穿心1/2迭包1層,此時,已包好絕緣的次級繞組內徑 即為φ35mm。
(2)次級繞組內徑的周長

(3)次級繞組每層匝數

次級繞組層數 =2層
7)次級繞組厚度

8)OA型變壓器的最后內徑

考慮包好外層絕緣后的內徑約為φ28mm
9)OA型變壓器繞組剖示圖
10)初級繞組平均匝長

11)次級繞組平均匝長

12)初級繞組總長

13)次組繞組總長

14)初級導線重量

15)次級繞組重量

16)初級繞組直流電阻

17)次級繞組直流電阻

18)初級繞組電壓降U

19)次級繞組電壓降U

20)電壓調整率△u%


圖4 繞組剖示圖
由于計算電壓降是以R20℃時的電阻值,所以電壓調整率△u%也是在20℃時的值,如果要計算在75℃時或95℃時的電壓調整率,那么,應乘上一個溫度系數的倍率即可。
以上每一道計算方法比較繁瑣,所以我們繪制了一種變壓器設計表格,只要將上述計算結果,輸入表格中,比較簡潔明了,既有利于核對,又便于保存。

變壓器溫升計算:
變壓器完成后的外形尺寸見圖5所示,散熱面積Fm根據圖5的尺寸,去掉中心內孔的面積,變壓器的外表面散熱面積 約為200cm2,則單位面積的散熱量為

查閱《電子變壓器手冊》第465頁的溫升曲線,溫升為40℃。


圖5 變壓器外形圖 |