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超声波捕鱼器使用的变压器设计方法与技巧

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一些电鱼机设计人员及电子、电工爱好者经常碰到设计好的变压器,绕制时却绕不下;另外,设计的变压器,在带足负载后,次级电压明显下降。还有一部分设计的变压器的性能良好,但成本较高而没有商业价值。海峰电子厂张工在这里谈谈变压器的设计方法与技巧。

●变压器截面积确定:大家知道铁芯截面积是根据变压器总功率“P”确定的(A=1.25*SQRT(P)。在设计时,假定负载是恒定不变的,则其铁芯截面积通常可选取计算的理论值。如果其负载是变化比较大的,例如,音频、功放电源等变压器的截面积,则应适当大于理论计算值.这样才能保证有足够的功率输出能力(因为一旦截面积确定后,就不可能再选择功率余量了)。如何确定这些变压器的"P"值呢?应该计算出使用时负荷的最大功率。并且估算出某些变压器在使用中需要输出的最大功率。特别是音频变压器、功放电路的电源变压器等(笔者测试过多种功放电路的音频变压器、功放电路的电源变压器;音频变压器在大动态下明显失真,电源变压器在大动态下次级电压明显下降。经测算,截面积不够是产生上述现象的主要原因之一)。

每伏匝数的确定:变压器的匝数主要取决于铁芯截面积和硅钢片的质量,通常从参考书籍计算出的每伏匝数是比较多的,经实验证明,从理论设计的数值上,将每伏匝数降低10%~15%是没有问题的。例如,一只35W的电源变压器,根据理论计算(中矽钢片8500高斯)每伏匝数为7.2匝,而实际每伏只需6匝就可以了,且这样绕制的变压器空载电流在26mA左右。

张工和同行在解剖过日本生产的超声波捕鱼器时发现。他们生产的变压器每伏匝数比我们国产的变压器线圈匝数要少得多,同样35W的电源变压器每伏匝数只有4.8匝,空载电流45mA左右。通过适当减少匝数。绕制出来的变压器不但可以降低内阻,而且避免了采用普通规格硅钢片时经常出现的绕不下的麻烦。还节省了成本,提高了性价比。

漆包线的线径确定:线径是根据负载电流而确定的。由于在不同的情况下,漆包线通载电流差距较大,故确定线径的幅度也较大,一般在额定的电流下连续工作的变压器,其工作电流基本不变,但在散热条件不理想,且环境温度比较高时,应按电流密度为2A/mm2选取漆包线的线经。如果变压器连续工作时负载电流基本不变,但本身散热条件很好,环境温度又不高,漆包线按电流密度2.5A/mm2选取线径:假如一般时段工作电流只有最大电流的1/2。漆包线按电流密度3—3.5A/mm2选取线径。音频变压器的漆包线按电流密度3.5~4A/mm2选取线径。这样,因时制宜取材,既可保证质量又可大大降低成本。

两种特殊变压器设计方法与技巧:高压工频变压器:这类变压器往往工作电压几千伏,但电流只有毫安至几十毫安,由于电压较高,次级的绝缘要求很高,在绕制时,常采用层层垫纸,这按通常方法设计且采用普通规格化的硅钢片是绕不下的。故应选用窗口较大的硅钢片,另外适当增加叠厚,用加大截面积的办法来减少初、次级的匝数。

多次级的变压器:这类变压器的次级多数在七八组以上.电流大小不等,但每组不一定同时接负载,所以计算功率不一定全部算进去,只要将同时带负载的次级绕组计算出来即可。同样应选窗口较大的硅钢片,初级线圈的线径应根据次级各组同时使用的实际功率确定。采用以上的方法设计。既能保证性能又可以降低生产的成本。