当前位置:首页 >电工基础入门

变压器输出功率与磁芯尺寸的计算方法

作者:杜芊茜发布时间:2024-03-21 08:47:01

变压器输出功率与磁芯尺寸的计算方法

要使变压器输出更大的功率, 希望在电压的下圈数要尽量少、导线尽量粗。

才有利于提供较大的电流,输出更大的功率。

前者 较大的磁芯截面积,后者 较大的磁芯窗口面积。
要 变压器有较大的输出功率磁芯尺寸 够大才行。
变压器初级绕组的圈数 下式来算:
N = k *10^5 * U /(f *Ae* Bmax )
k 为最大导通时间与周期之比,通常取k=0.4;
U 是初级绕组输入电压(V),(近似等于直流输入电压);
f 是变压器的工作频率(KHZ);
Ae 是磁芯的截面积(cm2);
Bmax 是允许的磁通密度最大变化幅度(G)。

在 电压下,增大截面积Ae、提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax,都有利于减少圈数,提高输出功率。

磁芯的损耗(铁损)是按Bmax的2.7次幂和f的1.7次幂呈指数增长的,Bmax还受磁芯饱和的限制。 ,提高工作频率f和选择更大的峰值磁通密度Bmax都是有限度的。大多数适合做开关电源的铁氧体磁芯频率通常限制在10-50KHZ以内,Bmax限制在2000G(高斯)以内, 取Bmax=1600G较为合适。 ,功率主要靠磁芯截面积Ae、其次靠工作频率f控制。

这种控制关系是间接的而不是直接的,Ae 和f提高只是表示对同样的电压,允许绕的圈数更少,只有 把圈数减少了才能提高功率。

在同样材料的一个大磁芯和一个小磁芯上,用一样的导线绕同样的圈数,对同样的输入电压输出功率是基本的。同样, 一个做好的变压器,仅仅靠改变工作频率,也 是不会使输出功率提高的。

变压器已经做好,建议提高输入电压来提高功率; 从变压器入手的话, 尝试把导线 加粗, 把频率提高 ,以允许圈数能有所减少, 就可输出功率。

导线加粗受到磁芯窗口面积Ac限制。用截面积为Ad的导线绕N圈,占用的窗口面积为:
 Awc = N *Ad = k * 10^5 * U *Ad / (f *Ae* Bmax )
设,初级绕组窗口占用系数为Sn =Awc / Ac, Ad用电流I(有效值)和允许的电流密度J表示为
Ad=I/J/100,(Ad-平方厘米,I-A有效值,J-A/平方毫米)
则上式可写成:Ac* Sn = k * U *I*10^3 / ( f *Ae* Bmax * J)
或,U*I = Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3 / k

输入功率等于输入电压U与电流平均值k*Ip的乘积,而电流有效值I与峰值Ip的关系为:
Ip= 1.58*I, 输入功率Pi = 1.58*k*U*I = 1.58*Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3

再乘上效率Ef就得到最大输出功率的表达式:
Po = 1.58 * Ef * Sn * Bmax * J * f *Ae* Ac * 10^-3
可见,功率除了和上面那些有利于圈数减少的因素成正比之外,还与允许导线加粗的Ac、Sn以及电流密度J成正比。来自:电工技术之家

工程上 取Ef = 0.8,Sn=0.4,Bmax=1600G,J=4A/平方毫米,再考虑到不同电路形式的
绕组结构不同,故常用下式来估算磁芯的最大输出功率:Po = m * f * Ae * Ac
推挽电路m=3.2,单端正激电路m=1.6,半桥和全桥m=4.48

电视机行输出变压器常用的三种U型磁芯,U12、 U16、U18的Ae与Ac乘积分别为6.12、 14.9、30.4(平方厘米), 频率取f=20KHZ,采用推挽电路,则可算得这三种磁芯可提供的最大输出功率为:
U12:Po = 3.2*20*6.12 = 548 W
U16:Po = 3.2*20*14.9 = 954W
U18:Po = 3.2*20*30.4 = 1945W
这种U型磁芯窗口面积很大适合高压大功率的场合,但磁路较长,初、次级耦合度较差,漏感大。再次强调,算出的最大功率只是说明该磁芯的能力,大材小用 ,小材大用就不行了。

变压器磁芯选定之后,最大输出功率和工作频率有关。
工程上 下式估算:
Po=1.6*f*Ae*Ac (W)
f-工作频率(KHZ)
Ae-磁芯截面积(平方厘米)
Ac-磁芯窗口面积(平方厘米)
(对其他电路形式,式中系数1.6有所不同)
对EI40,Ae=1.28,Ac=1.5,可算得
当f=20KHz时,Po=61W
当f=24KHz时,Po=74W
当f=48KHz时,Po=148W
绕组的每伏匝数,用下式计算:
No = 15.6/(f*Ae) (匝/V)
若f=24KHZ,No = 15.6/(24*1.28) = 0.51 匝/V
初级电压V1=240V,次级电压V2=36V,则
初级匝数: N1 = No*V1=122 匝
次级匝数: N2 = No*V2=18 匝

变压器并联运行的条件与运行方式
有关变压器并联运行的条件与运行方式,变压器并联运行的条件,包括接线组别相同、电压比相等、阻抗电压的百分数相等,合理配置变压器并联运行方式。一、变压器并联运行
2021-12-24 阅读更多
电机额定功率如何计算?
有关电机额定功率的计算公式与方法,电机的额定功率是指的输出功率,如何精确计算电动机的定额功率,以及三相电机功率计算公式是什么。电机额定功率的计算方法额定功率
2021-12-24 阅读更多
高压变压器房离人安全距离规定是什么
有关高压变压器房离人安全距离的相关规定,根据电力设施保护条例实施细则,各级电压导线在计算导线最大风偏情况下,距建筑物的水平安全距离,不同千伏高压的安全距离。高
2021-12-24 阅读更多
交流电机温升的原因,电机发热故障的排除
交流电机温升的原因一、绝缘等级绝缘材料按耐热能力分为y、a、e、b、f、h、c7个等级,其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。所谓绝缘
2021-12-24 阅读更多
常见的微电机类型有哪些
微电机类型微电机分为直流电机、交流电机、自整角电机、步进电机、旋转变压器、轴角编码器、交直流两用电机、测速发电机、感应同步器、直线电机、压电电机、电机
2021-12-24 阅读更多
变压器线损的计算问题,变压器损耗分类与计算方法
有关变压器损耗电量的计算方法,计算线损,需要线路的电阻和流过的电流,分享下变压器损耗计算公式,变压器损耗的特征,以及变压器损耗电量与线路有功功率损失的计算等。变
2021-12-24 阅读更多
变压器停电操作顺序与原因分析
有关变压器停电的操作顺序,主变压器的停电操作顺序,停电时先停负荷侧,后停电源侧,送电操作顺序是,先送电源侧,再送负荷侧。主变压器的停电操作顺序:停电时先停负荷侧,后停
2021-12-24 阅读更多
康明斯船用发动机与普通发动机有哪些区别?
冷却方式有区别:康明斯船用发动机它安装了海水泵、热交换器,用海水(或河水)来冷却发动机内部的冷却液,从而使发动机达到一个理想的冷却效果,因为船在海面(或者河面上)航行
2021-12-24 阅读更多
变压器轻瓦斯动作原因及处理过程
有关变压器轻瓦斯动作原因及处理过程,变压器轻瓦斯动作的原因,主要包括空气进入变压器,油面低于气体继电器轻瓦斯浮筒以下,变压器发生穿越性短路故障,变压器轻瓦斯故障
2021-12-24 阅读更多
变压器铭牌的内容_变压器铭牌额定值的含义
有关变压器铭牌的内容,变压器铭牌额定值的含义说明,包括变压器的额定容量,变压器的额定电压与额定电流,变压器的短路损耗、空载损耗与空载电流等铭牌数据。变压器铭牌
2021-12-24 阅读更多