變壓器輸出功率和磁芯尺寸的關(guān)系
發(fā)布時(shí)間:2008/10/15 0:00:00 訪問次數(shù):1274
要使變壓器輸出更大的功率,我們希望在電壓一定的情況下,圈數(shù)要盡可能的少、導(dǎo)線盡可能的粗。
這樣才有利于提供較大的電流,輸出更大的功率。前者需要較大的磁芯截面積,后者需要較大的磁芯窗口面積。因此要獲得較大的輸出功率磁芯尺寸必須夠大才行。
變壓器初級(jí)繞組的圈數(shù)可用下式來算:
n = k *10^5 * u /(f *ae* bmax )
k 為最大導(dǎo)通時(shí)間與周期之比,通常取k=0.4;
u 是初級(jí)繞組輸入電壓(v),(近似等于直流輸入電壓);
f 是變壓器的工作頻率(khz);
ae 是磁芯的截面積(cm2);
bmax 是允許的磁通密度最大變化幅度(g)
因此,在一定電壓下,增大截面積ae、提高工作頻率f和選擇更大的峰值磁通密度bmax,都有利于減少圈數(shù),提高輸出功率。但是,磁芯的損耗(鐵損)是按bmax的2.7次冪和f的1.7次冪呈指數(shù)增長(zhǎng)的,bmax還受磁芯飽和的限制。因此,提高工作頻率f和選擇更大的峰值磁通密度bmax都是有限度的。大多數(shù)適合做開關(guān)電源的鐵氧體磁芯頻率通常限制在10-50khz以內(nèi),bmax限制在2000g(高斯)以內(nèi),一般取bmax=1600g較為合適。因此,功率主要靠磁芯截面積ae、其次靠工作頻率f控制。
但必須明確的是,這種控制關(guān)系是間接的而不是直接的,ae加大和f提高只是表示對(duì)同樣的電壓,允許繞的圈數(shù)更少,只有實(shí)際把圈數(shù)減少了才能提高功率。如果在同樣材料的一個(gè)大磁芯和一個(gè)小磁芯上,用一樣的導(dǎo)線繞同樣的圈數(shù),對(duì)同樣的輸入電壓輸出功率是基本相同的。同樣,如果一個(gè)做好的變壓器,僅僅靠改變工作頻率,也是不會(huì)使輸出功率提高的。
聯(lián)想到樓主張偉明的問題,因?yàn)樽儔浩饕呀?jīng)做好,所以我建議提高輸入電壓來提高功率;如果從變壓器入手的話,可以嘗試把導(dǎo)線適當(dāng)加粗,同時(shí)把頻率提高一些,以允許圈數(shù)能有所減少,這樣就可加大輸出功率。
導(dǎo)線加粗受到磁芯窗口面積ac限制。用截面積為ad的導(dǎo)線繞n圈,占用的窗口面積為:
awc = n *ad = k * 10^5 * u *ad / (f *ae* bmax )
設(shè),初級(jí)繞組窗口占用系數(shù)為sn =awc / ac, ad用電流i(有效值)和允許的電流密度j表示為
ad=i/j/100,(ad-平方厘米,i-a有效值,j-a/平方毫米)
則上式可寫成:ac* sn = k * u *i*10^3 / ( f *ae* bmax * j)
或,u*i = sn * bmax * j * f *ae* ac * 10^-3 / k
因?yàn)檩斎牍β实扔谳斎腚妷簎與電流平均值k*ip的乘積,而電流有效值i與峰值ip的關(guān)系為
ip= 1.58*i,所以輸入功率pi = 1.58*k*u*i = 1.58*sn * bmax * j * f *ae* ac * 10^-3
再乘上效率ef就得到最大輸出功率的表達(dá)式
po = 1.58 * ef * sn * bmax * j * f *ae* ac * 10^-3
可見,功率除了和上面那些有利于圈數(shù)減少的因素成正比之外,還與允許導(dǎo)線加粗的ac、sn以及電流密度j成正比。工程上一般取ef = 0.8,sn=0.4,bmax=1600g,j=4a/平方毫米,再考慮到不同電路形式的繞組結(jié)構(gòu)不同,故常用下式來估算磁芯的最大輸出功率:po = m * f * ae * ac。
推挽電路m=3.2,單端正激電路m=1.6,半橋和全橋m=4.48
電視機(jī)行輸出變壓器常用的三種u型磁芯,u12、u16、u18的ae與ac乘積分別為6.12、14.9、30.4(平方厘米),如果頻率取f=20khz,采用推挽電路,則可算得這三種磁芯可提供的最大輸出功率為:
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
這種u型磁芯窗口面積很大適合高壓大功率的場(chǎng)合,但磁路較長(zhǎng),初、次級(jí)耦合度較差,漏感大。再次強(qiáng)調(diào),算出的最大功率只是說明該磁芯的能力,大材小用可以,小材大用就不行了。
磁芯選定之后,最大輸出功率和工作頻率有關(guān)
工程上可用下式估算:
po=1.6*f*ae*ac (w)
f-工作頻率(khz)ae-磁芯截面積(平方厘米)
ac-磁芯窗口面積(平方厘米)
(對(duì)其他電路形式,式中系數(shù)1.6有所不同)
對(duì)ei40,ae=1.28,ac=1.5,可算得
當(dāng)f=20khz時(shí),po=61w
當(dāng)f=24khz時(shí),po=74w
當(dāng)f=48khz時(shí),po=148w
繞組的每伏匝數(shù),用下式計(jì)算:
no = 15.6/(f*ae) (匝/v)
若f=24khz, no = 15.6/(24*1.28) = 0.51 匝/v
如果初級(jí)電壓v1=240v,次級(jí)電壓v2=36v,則
初級(jí)匝數(shù): n1 = no*v1=122 匝
次級(jí)匝數(shù): n2 = no*v2=18 匝
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來自維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)(www.dzsc.com)
要使變壓器輸出更大的功率,我們希望在電壓一定的情況下,圈數(shù)要盡可能的少、導(dǎo)線盡可能的粗。
這樣才有利于提供較大的電流,輸出更大的功率。前者需要較大的磁芯截面積,后者需要較大的磁芯窗口面積。因此要獲得較大的輸出功率磁芯尺寸必須夠大才行。
變壓器初級(jí)繞組的圈數(shù)可用下式來算:
n = k *10^5 * u /(f *ae* bmax )
k 為最大導(dǎo)通時(shí)間與周期之比,通常取k=0.4;
u 是初級(jí)繞組輸入電壓(v),(近似等于直流輸入電壓);
f 是變壓器的工作頻率(khz);
ae 是磁芯的截面積(cm2);
bmax 是允許的磁通密度最大變化幅度(g)
因此,在一定電壓下,增大截面積ae、提高工作頻率f和選擇更大的峰值磁通密度bmax,都有利于減少圈數(shù),提高輸出功率。但是,磁芯的損耗(鐵損)是按bmax的2.7次冪和f的1.7次冪呈指數(shù)增長(zhǎng)的,bmax還受磁芯飽和的限制。因此,提高工作頻率f和選擇更大的峰值磁通密度bmax都是有限度的。大多數(shù)適合做開關(guān)電源的鐵氧體磁芯頻率通常限制在10-50khz以內(nèi),bmax限制在2000g(高斯)以內(nèi),一般取bmax=1600g較為合適。因此,功率主要靠磁芯截面積ae、其次靠工作頻率f控制。
但必須明確的是,這種控制關(guān)系是間接的而不是直接的,ae加大和f提高只是表示對(duì)同樣的電壓,允許繞的圈數(shù)更少,只有實(shí)際把圈數(shù)減少了才能提高功率。如果在同樣材料的一個(gè)大磁芯和一個(gè)小磁芯上,用一樣的導(dǎo)線繞同樣的圈數(shù),對(duì)同樣的輸入電壓輸出功率是基本相同的。同樣,如果一個(gè)做好的變壓器,僅僅靠改變工作頻率,也是不會(huì)使輸出功率提高的。
聯(lián)想到樓主張偉明的問題,因?yàn)樽儔浩饕呀?jīng)做好,所以我建議提高輸入電壓來提高功率;如果從變壓器入手的話,可以嘗試把導(dǎo)線適當(dāng)加粗,同時(shí)把頻率提高一些,以允許圈數(shù)能有所減少,這樣就可加大輸出功率。
導(dǎo)線加粗受到磁芯窗口面積ac限制。用截面積為ad的導(dǎo)線繞n圈,占用的窗口面積為:
awc = n *ad = k * 10^5 * u *ad / (f *ae* bmax )
設(shè),初級(jí)繞組窗口占用系數(shù)為sn =awc / ac, ad用電流i(有效值)和允許的電流密度j表示為
ad=i/j/100,(ad-平方厘米,i-a有效值,j-a/平方毫米)
則上式可寫成:ac* sn = k * u *i*10^3 / ( f *ae* bmax * j)
或,u*i = sn * bmax * j * f *ae* ac * 10^-3 / k
因?yàn)檩斎牍β实扔谳斎腚妷簎與電流平均值k*ip的乘積,而電流有效值i與峰值ip的關(guān)系為
ip= 1.58*i,所以輸入功率pi = 1.58*k*u*i = 1.58*sn * bmax * j * f *ae* ac * 10^-3
再乘上效率ef就得到最大輸出功率的表達(dá)式
po = 1.58 * ef * sn * bmax * j * f *ae* ac * 10^-3
可見,功率除了和上面那些有利于圈數(shù)減少的因素成正比之外,還與允許導(dǎo)線加粗的ac、sn以及電流密度j成正比。工程上一般取ef = 0.8,sn=0.4,bmax=1600g,j=4a/平方毫米,再考慮到不同電路形式的繞組結(jié)構(gòu)不同,故常用下式來估算磁芯的最大輸出功率:po = m * f * ae * ac。
推挽電路m=3.2,單端正激電路m=1.6,半橋和全橋m=4.48
電視機(jī)行輸出變壓器常用的三種u型磁芯,u12、u16、u18的ae與ac乘積分別為6.12、14.9、30.4(平方厘米),如果頻率取f=20khz,采用推挽電路,則可算得這三種磁芯可提供的最大輸出功率為:
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
這種u型磁芯窗口面積很大適合高壓大功率的場(chǎng)合,但磁路較長(zhǎng),初、次級(jí)耦合度較差,漏感大。再次強(qiáng)調(diào),算出的最大功率只是說明該磁芯的能力,大材小用可以,小材大用就不行了。
磁芯選定之后,最大輸出功率和工作頻率有關(guān)
工程上可用下式估算:
po=1.6*f*ae*ac (w)
f-工作頻率(khz)ae-磁芯截面積(平方厘米)
ac-磁芯窗口面積(平方厘米)
(對(duì)其他電路形式,式中系數(shù)1.6有所不同)
對(duì)ei40,ae=1.28,ac=1.5,可算得
當(dāng)f=20khz時(shí),po=61w
當(dāng)f=24khz時(shí),po=74w
當(dāng)f=48khz時(shí),po=148w
繞組的每伏匝數(shù),用下式計(jì)算:
no = 15.6/(f*ae) (匝/v)
若f=24khz, no = 15.6/(24*1.28) = 0.51 匝/v
如果初級(jí)電壓v1=240v,次級(jí)電壓v2=36v,則
初級(jí)匝數(shù): n1 = no*v1=122 匝
次級(jí)匝數(shù): n2 = no*v2=18 匝
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