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      低頻變壓器和高頻變壓器的區別和原理分析

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      【摘要】:
      低頻變壓器用來傳播信號電壓和信號功率,還可實現電路之間的阻抗匹配,對直流電具有隔離作用。高頻變壓器與低頻變壓器原理上沒區別。但由于高頻和低頻的頻率不同,變壓器所用的鐵芯不同。低頻變壓器一般用高導磁率的硅鋼片,高頻變壓器則用高頻鐵氧體

        本文主要是關于低頻變壓器和高頻變壓器的相關介紹,并著重針對低頻變壓器和高頻變壓器的區別進行了詳盡的描述。

        低頻變壓器

        低頻變壓器用來傳播信號電壓和信號功率,還可實現電路之間的阻抗匹配,對直流電具有隔離作用。高頻變壓器與低頻變壓器原理上沒區別。但由于高頻和低頻的頻率不同,變壓器所用的鐵芯不同。低頻變壓器一般用高導磁率的硅鋼片,高頻變壓器則用高頻鐵氧體磁芯。

        工作原理

        舌口32 mm、厚34 mm、寬96 mm,最大功率使用要多粗的線,舌口是指,EI型變壓器鐵芯截面積是指E片中間那一橫(插入Satons變壓器骨架中間方口里的)的寬度即鐵芯舌寬與插入變壓器骨架方口里所有E片的總厚度即疊厚的乘積最簡單的就是指變壓器骨架中間方口的面積,變壓器鐵芯截面積是指線圈所套著的部分:舌寬×疊厚=截面積,單位:cm2。 [2]

        第一種計算方法

        (1)變壓器矽鋼片截面:3.2 cm*3.4cm*0.9=9.792cm2

        (2)根據矽鋼片截面計算變壓器功率:P=S/K^2=(9.79/1.25)^2=61.34瓦(取60瓦)

        (3)根據截面計算線圈每伏幾匝:W=4.5*105/BmS=4.5*105/(10000*9.79)=4.6匝/伏

        (4)初級線圈匝數:220*4.6=1012匝

        (5)初級線圈電流:60W/220V=0.273A

        (6)初級線圈線徑:d=0.715 =0.37(mm)

        (7)次級線圈匝數:2*(51*4.6*1.03)=2*242(匝)(1.03是降壓系素,雙級51V=2*242匝)

        (8)次級線圈電流:60W/(2*51V)=0.59A

        (9)次級線徑:d=0.715 =0.55(mm)

        第二種計算方法

        E形鐵芯以中間舌為計算舌寬的。計算公式:輸出功率:P2=UI

        考慮到變壓器的損耗,初級功率:P1=P2/η(其中η=0.7~0.9,一般功率大的取大值)

        每伏匝數計算公式:N(每伏匝數)=4.5×105/B×S(B=硅鋼片導磁率,一般在8000~12000高斯,好的硅鋼片選大值,反之取小值。S=鐵芯舌的面積,單位是cm2)如硅鋼片質量一般可選取10000高斯,那么可簡化為:

        N=45/S

        計算次級繞組圈數時,考慮變壓器漏感和導線銅損,須增加5% 繞組余量。初級不用加余量。

        由電流求線徑:I=P/U (I=A,P=W,U=V)

        以線徑每平方毫米≈2.5~2.6A選取。

        第三種計算方法

        首先要說明的是變壓器的截面積是線圈所套住位置的截面積。如果你的鐵心面積(線圈所套住位置)為32*34=1088 mm2=10.88 cm2

        小型變壓器的簡易計算:

        1,求每伏匝數

        每伏匝數=55/鐵心截面

        例如,你的鐵心截面=3.5╳1.6=5.6平方厘米

        故,每伏匝數=55/5.6=9.8匝

        2,求線圈匝數

        初級線圈 n1=220╳9.8=2156匝

        次級線圈 n2=8╳9.8╳1.05=82.32,可取為82匝

        次級線圈匝數計算中的1.05是考慮有負荷時的壓降

        3,求導線直徑

        你未說明你要求輸出多少伏的電流是多少安?這里我假定為8V,電流為2安。

        變壓器的輸出容量=8╳2=16伏安

        變壓器的輸入容量=變壓器的輸出容量/0.8=20伏安

        初級線圈電流I1=20/220=0.09安

        導線直徑 d=0.8√I

        初級線圈導線直徑 d1=0.8√I1=0.8√0.09=0.24毫米

        次級線圈導線直徑 d2=0.8√I2=0.8√2=1.13毫米

        要注意層間電壓絕緣,引出端絕緣問題。

        高頻變壓器

        高頻變壓器是作為開關電源最主要的組成部分。開關電源中的拓撲結構有很多。比如半橋式功率轉換電路,工作時兩個開關三極管輪流導通來產生100kHz的高頻脈沖波,然后通過高頻變壓器進行變壓,輸出交流電,高頻變壓器各個繞組線圈的匝數比例則決定了輸出電壓的多少。典型的半橋式變壓電路中最為顯眼的是三只高頻變壓器:主變壓器、驅動變壓器和輔助變壓器(待機變壓器),每種變壓器在國家規定中都有各自的衡量標準,比如主變壓器,只要是200W以上的電源,其磁芯直徑(高度)就不得小于35mm。而輔助變壓器,在電源功率不超過300W時其磁芯直徑達到16mm就夠了。

        工作原理

        變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件,當初級線圈中通有交流電流時,鐵芯(或磁芯)中便產生交流磁通,使次級線圈中感應出電壓(或電流)。

        變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其余的繞組叫次級線圈。 [1]

        設計原理

        在高頻變壓器設計時,變壓器的漏感和分布電容必須減至最小,因為開關電源中高頻變壓器傳輸的是高頻脈沖方波信號。在傳輸的瞬變過程中,漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓,以及頂部振蕩,造成損耗增加。通常變壓器的漏感,控制為初級電感量的1%~3%。

        初級線圈的漏感----變壓器的漏感是由于初級線圈和次級線圈之間,層與層之間,匝與匝之間磁通沒有完全耦合而造成的。

        分布電容----變壓器繞組線匝之間,同一繞組的上、下層之間,不同繞組之間,繞組與屏蔽層之間形成的電容稱為分布電容。

        初級繞組----初級繞組應放在最里層,這樣可使變壓器初級繞組每一匝用線長度最短,從而使整個繞組的用線為最少,這有效地減小了初級繞組自身的分布電容。

        次級繞組----初級繞組繞完,要加繞(3~5)層絕緣墊襯再繞制次級繞組。這樣可減小初級繞組和次級繞組之間分布電容的電容量,也增大了初級和次級之間的絕緣強度,符合絕緣耐壓的要求。

        偏壓繞組----偏壓繞組繞在初級和次級之間,還是繞在最外層,和開關電源的調整是根據次級電壓還是初級電壓進行有關。

        低頻變壓器和高頻變壓器的區別

        1、一般情況下,低頻變壓器是指“工頻變壓器”的。它是工作在工頻(50Hz)下,改變電壓用。你說的用硅鋼片的變壓器,就是這一類。

        2、關于高頻變壓器,是指工作在高頻率中的、起換能作用的變壓器。因為磁場的頻率很高,硅鋼片中會產生渦流(硅鋼片中的小磁體轉換速度跟不上),所以高頻變壓器一般使用“高頻鐵氧體”為磁芯的。

        3、由于高頻變壓器中通過的高頻電流,絕大部分是“非正弦波”因此,習慣上稱為“換能器”比較準確。

        低頻變壓器和高頻變壓器技術參數

        低頻變壓器

        (一)電壓比n

        變壓器的電壓比n與一次、二次繞組的匝數和電壓之間的關系如下:n=V1/V2=N1/N2式中N1為變壓器一次(初級)繞組,N2為二次(次級)繞組,V1為一次繞組兩端的電壓,V2是二次繞組兩端的電壓。 升壓變壓器的電壓比n小于1,降壓變壓器的電壓比n大于1,隔離變壓器的電壓比等于1。

        (二)額定功率P 此參數一般用于電源變壓器。它是指電源變壓器在規定的工作頻率和電壓下,能長期工作而不超過限定溫度時的輸出功率。 變壓器的額定功率與鐵心截面積、漆包線直徑等有關。變壓器的鐵心截面積大、漆包線直徑粗,其輸出功率也大。

        (三)頻率特性 頻率特性是指變壓器有一定有工作頻率范圍,不同工作頻率范圍的變壓器,一般不能互換使用。因為變壓器有其頻率范圍以外工作時,會出現工作時溫度升高或不能正常工作等現象。

        (四)效率 效率是指在額定負載時,變壓器輸出功率與輸入功率的比值。該值與變壓器的輸出功率成正比,即變壓器的輸出功率越大,效率也越高;變壓器的輸出功率越小,效率也越低。 變壓器的效率值一般在60%~100%之間。

        在額定功率時,變壓器的輸出功率和輸入功率的比值,叫做變壓器的效率,即

        η= x100%

        式中η為變壓器的效率;P1為輸入功率,P2為輸出功率。

        當變壓器的輸出功率P2等于輸入功率P1時,效率η等于100%,變壓器將不產生任何損耗。但實際上這種變壓器是沒有的。變壓器傳輸電能時總要產生損耗,這種損耗主要有銅損和鐵損。

        銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗。當電流通過線圈電阻發熱時,一部分電能就轉變為熱能而損耗。由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成,因此稱為銅損。

        變壓器的鐵損包括兩個方面。一是磁滯損耗,當交流電流通過變壓器時,通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化,使得硅鋼片內部分子相互摩擦,放出熱能,從而損耗了一部分電能,這便是磁滯損耗。另一是渦流損耗,當變壓器工作時。鐵芯中有磁力線穿過,在與磁力線垂直的平面上就會產生感應電流,由于此電流自成閉合回路形成環流,且成旋渦狀,故稱為渦流。渦流的存在使鐵芯發熱,消耗能量,這種損耗稱為渦流損耗。

        變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關系,通常功率越大,損耗與輸出功率就越小,效率也就越高。反之,功率越小,效率也就越低。

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