环形变压器(以下简称环牛)本身有很多优点,归纳起来大致有四条:
1.环牛因其磁路是圆形,没有急剧的拐角,所以漏磁小。
2.环牛一般磁路较短,磁阻较小。
3.环牛窗口大,绕线可以适当加粗,从而减小了电源内阻。
4.环牛体积较小。和相同容量的普通E形变压器相比,环牛的体积较小。
环牛优点多,缠绕难度大,所以其成品价格也令人咋舌。那么能不能自己动手制做一个环牛呢?回答是肯定的,这样这就可以用低的投入而发“高烧”了。
现将其制作工艺和具体计算介绍给广大“发烧友”。
首先是需要获得环形铁芯。很多电子报刊已介绍过用调压器和互感器来制作环牛。我也是到电机维修部购得两台500VA自耦式调压器铁芯,测其上的绕线,只有0.4mm粗,按2.5A/mm\(^{2}\)选取电流只有0.33A,如直接作为环牛的初级,则只有70VA左右的功率。而按其截面尺寸初步计算应该有300VA左右功率。所以决定把其原绕线拆除,又把铁芯上下两端的胶木垫也一并拆除(这样再绕时可以缩小体积,减少用线量)。经过测量,铁芯截面积为2.5×7.5cm2。因环形铁芯结构近似于心式变压器,所以根据单相心式变压器的经验公式:
S\(_{J}\)=(0.7~0.8)\(\sqrt{P}\)总
式中S\(_{J}\):铁芯截面积(cm\(^{2}\))
P\(_{总}\):变压器视在功率(VA)。
计算出大约容量:
P\(_{总}\)=SJ\(^{2}\)/(0.7~0.8)
=(2.5×7.5×O.91)\(^{2}\)/0.8=363.9VA
式中0.91为选片系数。
有了环牛容量,接下来就是选线了。用于功放的变压器,次级电压选为2×35V~。对于1kVA以下的变压器,电流密度可选2.5A/mm\(^{2}\)。根据计算,初级选用Ф0.9漆包线(如有条件用无氧铜线将更好),次级选用Ф2.45漆包线双线并绕。发烧友也可根据自己手头材料选择,但线径宜大不宜小,这样可以降低电源内阻。
现在要计算一下匝数了。根据公式计算每伏匝数为:
N\(_{0}\)=(4.5×10\(^{5}\))/B×SJ=(4.5×105)/(13000×2.5×7.5×0.91)=2.029
为使铁芯工作在磁化曲线的线性区,匝数应适当提高1/5左右。
选取N\(_{0}\)=2.5
N\(_{1}\)=N0×220=550T
N\(_{2}\)=N0×70=175T
匝数确定后,接下来就是绕线了。
在绕线前还要做一个准备工作。为了绕线方便,首先需制作几只线梭(见图1),可用不锈钢或黄铜板制作,厚度3~5mm,并且在线梭两线槽内贴几层白胶布,以防把线划伤。再用1~2mm黄蜡板或硬纸板按铁芯两端大小做两个环形片,用清漆贴在两端面上作绝缘,待于后用白胶布在几个棱角处贴上1-2层,防止绕线时划伤线。

绕线时,应先绕初级线圈。用绕上线的线梭在铁芯上一圈一圈穿绕。线要拉紧,绕线要均匀,内圈并紧,从端面看应是以圆心为中心向四周呈辐射状。绕完一层后要用一圆木棒插入中心孔中把内圈线压平,以防绕几层后内圈缩小太多。绕完第一层要做层间绝缘。笔者用塑料薄膜裁成25-30mm宽的条,按照绕线方式平绕二层,并在绕第一层薄膜前把线包涂漆,涂漆时要涂一点绕一点(涂漆是很重要的,因为环牛如在全部绕完后浸漆,将不容易混入)。后几层的绕法同第一层,绕好后也要涂漆,做绝缘。并且绕完一层后记下匝数。
待初级线圈绕完后,先不要绕绝缘层,因现在要做级间屏蔽层。具体方法如下:
用1mm的黄蜡板或硬纸板剪四个圆环,其外径应比绕好初级线圈的环牛外径大2mm,内径小2mm。用铜箔剪两个如图2那样的圆环待用。用青壳纸把变压器内外圆柱侧面紧包一层(和线包接触面也要涂漆),宽度以和端面持平为准。干后用环氧树脂在两端的线包上抹平。把准备好的纸板环贴上,再在纸板上涂一些树脂,贴上铜箔,用平整的重物压好(注意:应在两端垫上一层纸,以防粘上重物)。待干后,用铜箔把内外侧面也紧包一层,接口用锡焊上。其中内圈高度每侧应有5mm余量。外圈其中一侧应有2~3mm空圈,如图3。把铜箔多余部分剪出豁口,折下,用锡焊上。把外侧短端处用胶布或其它物品做10mm左右的绝缘层,以端面铜箔折下不和侧面铜箔接触为度。在侧面焊上屏蔽层引出线。再在两端铜箔上涂上一层树脂,把另两片纸环贴上,用青壳纸再把内外侧面包住(也要涂漆)。待干后屏蔽层就算彻底完成。


在绕次级前也要把几个棱角用胶布贴上1~2层。绕制时要用两个线梭双线并绕,方法同初级。
环牛绕制好后,我曾用其做了实测功率的实验,用电炉丝和数字表实测,结果测得输出功率为350VA左右,效率在95%以上,且过载能力很强。我用两只环牛做了一台2×30W纯A类放大器,工作两个多小时,温升很小。
以上只是笔者在制作几台环牛中的经验,实际使用中,效果很好。(魏法如)