小功率电源变压器的制作

🏠 首页 《无线电》杂志 1993年 🔗 第10期 🔗 第41页 分类:答读者问 🔗 周富发 🔗

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。

(2)根据S求出每伏匝数N\(_{0}\)。N0=4.5×10\(^{5}\)(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\(\sqrt{I}\)/J。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/毫米\(^{2}\)。

(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\(\sqrt{P}\)=1.256.2≈3.2cm\(^{2}\),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。

图1
图1 🔍原图 (385×337)

其次,求出每伏匝数N\(_{0}\)。N0=4.5×10\(^{5}\)(B·S)=4.5×105/(1.2×10\(^{4}\)×3.2)≈12(B=12000高斯)。

初级绕组N\(_{1}\)=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/mm\(^{2}\))

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。

图2
图2 🔍原图 (425×200)

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1.5mm左右)。线圈骨架还可以采用现成的塑料或尼龙框骨架。

图3
图3 🔍原图 (432×387)

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。

图4
图4 🔍原图 (530×297)

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。

图5
图5 🔍原图 (482×377)

4.绝缘处理。为了防潮和增加绝缘强度,制作好的变压器应作绝缘处理。将烘干后的变压器浸入绝缘清漆中,待漆全部渗入后,将其取出烘干或晾干。要提醒的是,在给变压器上漆之前,务必测试一下性能是否合乎要求。(周富发)