原创小功率电源变压器的制作

 2009-1-2 18:37  2476 4 4 分类: 电源/新能源

初学者有时需要自己动手制作小功率电源变压器，下面介绍简便的计算方法和绕制方法。
1 ．计算：
（ 1 ）由电源变压器的功率 P 确定所需要铁芯的截面积 S 的大小，即 S="1".25P ，其中 P 的单位为伏安， S 的单位为平方厘米。 1.25 这个系数，根据所用的硅钢片的好坏而定，一般型号为 D42 、 D43 的硅钢片的磁感应强度 B 为 10000 ～ 12000 高斯，系数取 1.25 ，如硅钢片的质量较好，如 D310 的硅钢片， B 为 12000 ～ 14000 高斯，则系数可取小一些，差的硅钢片如 D21 、 D22 ， B 为 5000 ～ 7000 高斯，系数须取 2 。业余取用的硅钢片经常不知道它的型号，可从外形来估计。如硅钢片薄而质地脆，折断后裂口亮晶晶的，则磁性能好， B 取 10000 高斯以上。如硅钢片厚而质地脆，则磁性能差， B 应取小一些。
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（1）

（ 2 ）根据 S 求出每伏匝数。=4.5×（ B·S ）式中 B 的单位为高斯， S 的单位为平方厘米。
（ 3 ）用经验公式计算线图所用的导线直径 d 。 d="1".3  。式中 d 的单位是毫米，电流强度 I 的单位为安，电流密度 J 的取值与变压器的使用条件、功率大小有关。一般 100 伏安以下连续使用的变压器， J 取 2.5 安／平方毫米。
（ 4 ）核算铁芯窗口是否能容纳所有的绕组。下面我们以盒式收录机用的外接稳压电源的变压器为例，来说明小功率变压器的计算方法。首先，该变压器的功率 P="6".2 伏安。所需铁芯的截面积 S="1".25=1.25
3.2平方厘米，选用 0.35mm 厚的 D42 、 GEIB － 14 铁芯，外形见图 1 。其舌宽 a="14mm" ，叠厚 b="24mm" ，窗口宽度 c="9mm" ，窗口高度 h="25mm" 。
    其次，求出每伏匝数。 =4.5×（ B·S ） =4.5×／（ 1.2××3.2 ） ≈12 （ B="12000" 高斯）。
    初级绕组 N1=12×220=2640 匝
    对于次级绕组，由于接入负载后将有 5 ～ 10 ％的电压降落，因此次级绕组应乘以 1.05 ～ 1.1 的系数。
    次级绕组 N 2 =1.1×12×10=132 匝再次，用经验公式计算各绕组导线的直径 d （ J 取 2.5A ／平方毫米）
    初级绕组 d 1 =0.13mm ，选 QZФ0.13 漆包线，连同漆层最大外径为 0.16mm 。
    次级绕组 d 2 =0.49mm ，选 QZФ0.49 漆包线，最大外径为 0.55mm 。最后，核算铁芯窗口能否容纳所有的线圈。
    铁芯窗口的有效高度 h′=0.9 （ h-2 ） =20.7mm 。初级绕组每层可绕 129 匝，共 21 层。每层垫 0.05mm 厚的牛皮纸 1 层，初级线圈总厚度为 4.41mn 。初、次级绝缘与静电屏蔽层共厚 0.35mm （初级与静电屏蔽层之间垫 0.05mm 聚脂薄膜 2 层， 0.05mm 牛皮纸 1 层，静电屏蔽用 0.1mm 厚的薄铜片，静电屏蔽与次级间垫 0.05mm 的聚脂薄膜和牛皮纸各 1 层）。
    次级绕组每层绕 38 匝，共 4 层，每层垫 0.08mm 的牛皮纸 1 层，共厚 2.52mm 。
    骨架用 0.5mm 厚的弹性纸制作，外包 2 层厚 0.05mm 的聚脂薄膜和 1 层 0.05mm 的牛皮纸。加上线包最外层包的厚度为 0.12mm 的牛皮纸两层，共厚 0.84mm 。共计线包总厚度为 8.17mm ，小平窗口宽度 9mm ，因此该铁芯可以使用。

2. 绕制

（ 1 ）绕制前的准备工作
① 制作木芯。图 2 所示的木芯是在绕制线圈时用来支撑绕组骨架的，木芯的截面应稍比变压器铁芯截面大一些，使插硅钢片时不损坏绕好的线包。木芯的长度应比铁芯窗口高度长一些，其中心孔必须钻得正直。

② 制作线圈骨架。线圈骨架除了起支撑线圈作用外，还起绝缘作用。一般可用弹性纸制作框骨架如图 3 所示。框骨架的长度应比铁芯窗高稍短些（约短 <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1.5mm左右）。线圈骨架还可以采用现成的塑料或尼龙框骨架。

③ 绕线。先裁剪好绝缘纸。纸的宽度应等于线圈骨架的长度，而长度应稍大于线圈骨架的周长。开始绕组前先在套好木芯的线圈骨架上衬垫两层厚 0.05mm的聚脂薄膜和 1 层厚 0.05mm的牛皮纸；并用胶水粘牢，然后将木芯中心孔穿入绕线机轴，并用螺母紧紧固定。起绕时在导线引绕头（或结束时的线尾）压入一条 10mm宽的黄蜡布折条，以便抽紧起始线头（或线尾），见图 4 。漆包线应一圈紧挨一圈地整齐排列，排满一层后，垫上绝缘材料后再绕第二层，直至绕足所需的圈数。各绕组绕制的次序为初级、静电屏蔽、次级高压绕组、次级低压绕组。静电屏蔽层常用铜箔或铝箔在初级绕组外缠绕一层，但两头重合处不能短路。同时，在金属箔上引出一根导线。绕组的初、次级间或各绕组间必须注意绝缘良好，线圈的最外层应包上厚的牛皮纸或者青壳纸，以增强线包的机械强度。

（4）

线圈的引出线，一般可用铜片条或多股绝缘软线，对于用粗漆包线绕制的线圈，也可以使用线圈本身的线引出，外面再加绝缘套管。
（ 3 ）插硅钢片。绕好线圈后取出木芯，可给绕组插入硅钢片，一般把硅钢片以两片为一组，交替地插入线包内见图 5 。当线包内将插满硅钢片时，余下的大约 1/6 硅钢片往往比较难插入（俗称紧片），这部分硅钢片需用旋凿撬开每两片一组的硅钢片夹缝才能插入，并用木锤轻轻敲入。插完硅钢片的变压器应放在平板上，两头用木锤敲打平整（尤其要注意硅钢片“ E ”形与“ I ”形的对接处不能留有缝隙）。然后将硅钢片夹紧、固定。在插片时，硅钢片表面的绝缘层最好不要损伤。