变压器制作与参数计算

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1、变压器的绕制方法计算及注意事项生活中各种电器的工频变压器无论是自行设计绕制，还是修复烧坏的变压器，都会涉及 到部分简单的计算，教科书上的计算公式虽然严谨，但实际运用时显得复杂，不甚方便。本 文介绍实用的变压器计算的经验公式。先看一实例：实例：现要制作一个80W的降压变压器，输入220V输出45V,请问用多大胶心，初次级各用什么线径，绕多少匝？（以下U1为初级电压，U2为次级电压，11为初级电流，12为次级电流）1、根据需要的功率确定铁芯截面积的大小S=1.25&=1.25 80 11.2cm22、求每伏匝数3 0=45/11.2=4.02 匝3、求线圈匝数初级 3 =U13 0=220X4.0

2、2=884.4 匝次级 32=1.05 U23o =4、求一、二次电流初级 I1=P/U1=80/2200.36A次级 I2=P/U2=80/451.78A5、求导线直径初级 d1=0.72I （根号 I/ =0.72V0.36 0.43mm次级 d2=0.72（根号 I2）=0.72V1.78 1.28mm注:此为理论计算值，实际绕制可根据结果改变各值。本人绕制线径均大于理论值， 扎数比变为 88： 20 使用时并无异常。单相小型变压器简易计算方法1、根据容量确定一次线圈和二次线圈的电流I=P/UI 单位 A、 P 单位 vA、 U 单位 v.2、根据需要的功率确定铁芯截面积的大小S=1.2

3、5 P （注：根号 P）S 单位 cm23、知道铁芯截面积（cm2）求变压器容量P=（S/1.25）2（VA）4、每伏匝数o=45/S（注：45为系数，下文提到）5、导线直径d=0.72 I （根号 I）6、一、二次线圈匝数w1=U1wo2=1.05U2（注：考虑损耗，次级扎数要稍大些，1.05亦可改变）1. 铁芯的选择 根据自己需要的功率选择合适的铁芯是绕制变压器的第一步。如果铁芯（硅钢片）选 用过大，将导致变压器体积增大，成本升高，但铁芯过小，会增大变压器的损耗，同时带负 载能力变差。为了确定铁芯尺寸，首先要算出变压器次级的实际消耗功率，它等于变压器次级各绕组电压、负载电流的乘积之和。如果

4、是全波整流变压器，应以变压器次级电压的1/2 计算。次 级绕组消耗功率加入变压器本身损耗功率，即为变压器初级视在功率。一般次级绕组功率在 10w以下的变压器，其本身损耗可达次级实际消耗功率的3050%，其效率仅为5070%。 次级绕组功率在30W以下损耗约2030%, 50W以下损耗约1520%, 100w以下损耗约 1015%， 100W 以上损耗约 10%以下，上述损耗参数是关于普通插片式变压器的。如果按 照R型变压器、c型变压器、环形变压器的顺序，损耗参数依次减小。P1 :K值：10VA 以下2 2.250VA 以下2 1.5100VA以下1.51.4应选铁芯截面积， 的 K 值。同时考

5、虑P1 关系为：2. 每伏匝数计算示：变压器视在s=kVP1P1 为变压器根据上述计算的变压器初级总功率可以选定铁芯。铁芯面积S=aXb （cm2）.如附图所 功率与 s 的关系用下述经验公式选用：初级总视在功率，单位为：VA （伏安），s为 K 为一系数，随变压器 P1 大小不同选用不同 到硅钢片之间的绝缘漆、空隙的影响， K 与选定铁芯 s 以后。再确定每伏匝数，以使绕制的变压器有台理的激磁电流。常用的经验公式为： N=（4055） /S， N 为每伏匝数。根据不同质量的硅钢片选取系数4055。比较咼级的咼硅钢，用眼观察表面有鳞片结 晶且极脆，只弯折12次即断裂，断处参 差不齐系数取为40

6、硅钢片表面光洁，弯折45次仍不易断，断 面为整齐直线系数取50以上求出每伏匝数后乘以 220V 即为初级匝数，乘以次级要求电压数即为次级各绕组匝数。因为导线有电阻，电流流过时会有电压降，求出的次级匝数应增加510%（根据负载电流 选择，电流大者可增加较大比例）。3. 导线直径的选择根据各绕组负载电流的大小，选择不同直径的漆包线。可用下列经验公式求出： d=0.8Vl,（0.8为系数，取值不同，上例采用0.72。深入理解高频还要考虑穿透深度公式：d=66.1/ （f） A1/2）单位：1A. d （导线直径）mm。4. 绕制方法及注意事项由于现在的漆包线绝缘强度大幅度提高，因此对50W以下的小功

7、率变压器大多采用阻 燃塑料骨架叠绕法，但必须选用高强度漆包线，且绕制时仍应逐圈排线，严禁大幅度斜跨， 以免增大导线间电位差。对 50W 以上的变压器，由于每伏匝数减少，导线间电压差较高，最好采取每层垫绝缘 纸（0.05mm厚的电缆纸、牛皮纸）的方法，在绕制中应绝对避免上层导线滑入下层。各绕组间绝缘应视绕组电压决定。初次级之间应垫4层以上0.1mm的电缆纸，忌用不干胶胶带。 上述叠绕法的小功率变压器，如果次级有两组以上绕组，每组之间也应用两层电缆纸绝缘。 如果变压器是用在音响或视听器材中.在多层绕制法中初次级之间应垫入静电屏蔽层。绕好后插硅钢片也需注意、必须插紧，以避免产生电磁噪音。无论双E形还

8、是EI形， 其端口要紧密接触宜交叉插，不能有空隙。最后的45片可从中间插入，以免损坏线包。 然后进行烘干、浸漆。对50W以下的变压器可采取内热法烘干。方法是：将变压器所有次 级绕组短路，与60100W/220V灯泡串联接入市电，使其自动升温。灯泡越大温度越高， 但在密闭状态下，使其温度在80度以下较安全。电源变压器简易设计电源变压器是低频变压器本文介绍的方法适合50Hz 千瓦以下普通交流变压器的设 计. 电源变压器的铁心它一般采用硅钢片硅钢片越薄,功率损耗越小，效果越好.整个 铁心是有许多硅钢片叠成的，每片之间要绝缘.买来的硅钢片，表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能力国产小功率变压器常

9、用标准铁心片规格见后续文章.(2) 电源变压器的简易设计.设计一个电源变压器，主要是根据电功率选择变压器铁心的 截面积，计算初次级各线圈的圈数等所谓铁心截面积S是指硅钢片中间舌的标准尺寸a和叠 加起来的总厚度b的乘积.如果电源变压器的初级电压是U1,次级有n个组，各组电压分别是U21,U22,U2n,各组电流分别是I 21, 122I2n，计算步骤如下：第一步，计算次级的功率P2.次级功率等于次级各组功率的和,也就是P2 =U21*I21+U22*I22+U*2n*I2n.第二步，计算变压器的功率P.算出P2后考虑到变压器的效率是n,那么初级功率Pi=P2/n,n般在0.80.9之间.变压器的

10、功率等于初，次级功率之和的一半，也就是P=(P1+P2)/2第三步，查铁心截面积S.根据变压器功率，由式(2.1)计算出铁心截面积S,并且从国产小功率 变压器常用的标准铁心片规格表中选择铁心片规格和叠厚.第四步，确定每伏圈数N.根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B,由式(2.2)得到初级线圈的每 伏圈数N.铁心的B值可以这样选取：质量优良的硅钢片，取11000高斯(高斯定理); 一般硅钢片,取10000高斯;铁片,取7000高斯.考到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈 数N应该比N增加5%10%,也就是N在1.05N1.1N之间选取.第五步,初次级线圈的计算初级线圈N1=N*U1.次级线圈N21=

11、N*U21,N22=N*U22,N2 =N*U2n.第六步, 查导线直径.根据各线圈的电流大小和选定的电流密度,由式(2.3)可以得到各组线圈 的导线直径.一般电源变压器的电流密度可以选用3安/毫米?第七步, 校核. 根据计算结果,算出线圈每层圈数和层数,再算出线圈的大小,看看窗口是否放 得下.如果放不下,可以加大一号铁心,如果太空,可以减小一号铁心.采用国家标准 GEI铁心，而且舌宽a和叠厚b的比在1:11:1.7之间，线圈是放得下的.各参数的计算公式如下：ln(S)=0.498*ln(P)+0.22-(2.1)ln(N)=-0.494*ln(P)-0.317*ln(B)+6.439(2.2

12、)ln(D)=0.503*ln(I)-0.221(2.3)变量说明:P：变压器的功率.单位：瓦(W)B:硅钢片的工作磁通密度.单位：高斯(Gs)S：铁心的截面积.单位：平方厘米(cm2)N：线圈的每伏圈数.单位：圈每伏(N/V)I：使用电流.单位：安(A)D:导线直径.单位：毫米(mm)GEI 铁心规格铁心片铁心规格尺寸(mm)中间舌片净截面积(cm2)型号a*b c H h L铁心片厚 0.2mm 铁心片厚 0.3mm变压器的铁心与绕组为减小交变磁通在铁心中所引起的涡流损耗铁心一般用厚为0.35-0.5mm的硅钢片叠 装而成;并且在硅钢片两面涂以绝缘漆.信号变压器还采用坡莫合金作铁心.硅钢片

13、有热轧和 冷轧两种.热轧硅钢片的工作磁通密度一般取0.9-1.2T,钢片常冲成III形，叠装成铁心.绕组 套在中间的铁心柱上.冷轧硅钢片的导磁性能比热轧好,它的工作磁通密度允许达到1.8T,所 以铁心体积可以缩小.它的导磁有方向性, 顺着辗轧方向的导磁性能好,故通常将冷轧硅钢片 卷成环形铁心，然后切成两半C形，将绕组分别套在铁心柱上以后，再将两半铁心粘成整体. 变压器的绕组由原边绕组和副边绕组组成.原边绕组接输入电压,副边绕组接负载.原边绕组 只有一个,副边绕组为一个或多个.原副边绕组套装在同一铁心柱上.套在两个铁心柱上的原 边绕组或副边绕组可分别相互串联或并联.附：变压器原副边绕组要套在同一

14、铁心柱的原因 把原副边绕组套在同一铁心柱上时,由于 原副边绕组紧挨在一起(间隙实际上很小,它等于原副边绕组之间绝缘纸的厚度)部分漏磁通 在空气中的路径大受限制,因此漏磁通小.而边绕组没有套在原边绕组上时,漏磁通在空气中 可以自由经过,无空间限制,因此在同样的磁势下漏磁通就大.将原副边绕组套在一起的合理之处即在于漏抗压降小,对变压 器运行有利.因为变压器 副边电压是随副边电流变化而变化的,减小原副边的漏阻抗就可以减小电压变化.为了使变压 器副边电压比较稳定,总是设法减小变压器的漏抗. 如果把变压器的原副边绕组分开放置, 则漏抗将大大增加,以致负载变动时副边电压变化很大, 这样的变压器就不能满足使

15、用上 的 要求.变压器的规格参数与使用使用变压器首先要弄清并严格遵守制造厂提供的铭牌数据,以避免因使用不当而不能充 分利用,甚至损坏.变压器铭牌上的主要额定数据有：1. 额定电压U1和U2原边额定电压 U1 是指原边绕组上应加的电源电压(或输入电压),副边额定输出电压 U2 通常是指原边加 U1 时副边绕组的开路电压.使用时原边电压不允许超过额定值(一般规 定电压额定值允许变化5%).考虑有载运行时变压器有内阻抗压降,所以副边额定输出 电压U2应较负载所需的额定电压高5-10%.对于负载是固定的电源变压器，副边额定电 压 U2 有时是指负载下的输出电压.附：输入电压不能超过额定电压的原因 变压

16、器中主磁通和激磁电流的关系称为铁心 的磁化曲线,它是一条具有饱和特性的非线性曲线.当主磁通小于额定电压时对应的主磁 通时, 磁化曲线近似为线形;超过此值后,主磁通就逐渐趋向饱和.此时,如果再增加磁通, 即增加U1,则电流就会急剧增加，这样变压器就会因过热而马上烧毁.因此，在使用变压器 时,必须注意变压器的额定电压和电源电压要一致.2. 额定电流I1和I2额定电流是指变压器按规定的工作时间 (长时连续工作或短时工作或间歇断续工作 )运 行时原副边绕组允许通过的最大电流,是根据绝缘材料允许的温度定下来的.由于铜耗, 电流会发热.电流越大,发热越厉害,温度就越高.在额定电流下,材料老化比较慢.但如果

17、实 际的电流大大超过额定值,变压器发热就很厉害,绝缘迅速老化,变压器的寿命就要大大 缩短.3. 额定容量 S 额定容量是视在功率,是指变压器副边额定电压和额定电流的乘积.它不是变压器运行时 允许输出的最大有功功率,后者和负载的功率因数有关.所以输出功率在数值上比额定容 量小.4. 额定频率 使用变压器时,还要注意它对电源频率的要求.因为在变压器中,在设计变压器时,是根据 给定的电源电压等级及频率来确定匝数及磁通最大值的. 如果乱用频率, 就有可能变压 器损坏.例如一台设计用50Hz,220V电源的变压器，若用25Hz,220V电源，则磁通将要增加 一倍,由于磁路饱和,激磁电流剧增,变压器马上烧

18、毁.所以在降频使用时,电源电压必须与 频率成正比地下降.另外,在维持磁通不变的条件下,也不能用到 400Hz,1600V 的电源上. 此时虽不存在磁路的饱和问题,但是升频使用时耐压和铁耗却变成了主要矛盾.因为铁耗 与频率成 1.5-2 次方的关系.频率增大时, 铁耗增加很多. 由于这个原因, 一般对于铁心 采用0.35mm厚的热轧硅钢片的变压器,50Hz时的磁通密度可达0.9-1T,而400Hz时的磁 通密度只能取到0.4T此外变压器用的绝缘材料的耐压等级是一定的，低压变压器允许的 工作电压不超过 300-500V. 所以在升频使用时,电源电压不能与频率成正比的增加, 而 只能适当地增加.高频

19、逆变器的变压器线圈绕制方法 简单高频逆变器的绕制方法：首先用纸盒或塑料片根据铁芯面积做一个线圈架.然后在 线圈架上绕线圈.先绕初级,初级绕好后,用电容器纸或牛皮纸绕三层,做为初次级的绝缘,再绕 次级，次级两个54圈（这个变压器输入是220伏，输出是双27V）按照这样可以得出每圈是 0.5V,也就是初级是440圈绕成的次级绕好后再绕二层电容器纸或牛皮纸与铁芯绝缘.然后 插铁芯,可以三片铁芯一起交叉插.铁芯插好后通电试验,如果电压符合要求,浇绝缘漆烘干.线 圈的层与层之间可用电容器纸或牛皮纸绝缘.初级用薄纸.也可不用.本人用此方做过好多变 压器.运行效果良好.高频逆变器变压器的制作 :可根据自己的

20、需要选用一个机床用的控制变压器 .我用的是 100W的控制变压器将变压器铁芯拆开，再将次级线圈拆下来并记录下每伏圈数然后重新绕 次级线圈.用1.35mm的漆包线，先绕一个22V的线圈，在中间抽头，这就是主线圈.再用0.47的 漆包线线绕两个 4V 的线圈为反馈线圈,线圈的层间用较厚的牛皮纸绝缘.线圈绕好后插上铁 芯将两个4V次级分别和主线圈连在一起，注意头尾的别接反了可通电测电压如果4V线圈 和主线圈连接后电压增加说明连接正确,反之就是错的.可换一下接头.这样变压器就做好了.高频逆变器电阻的选择:两个与 4V 线圈串联的电阻可用电阻丝制作.可根据输出功率大 小选择电阻的大小，一般的几个欧姆.输

21、出功率大时，电阻越小，偏流电阻用1W的300欧姆的电 阻.不接这个电阻也能工作.但由于管子的参数不一致有时不起振,最好接一个.三极管的选择:每边用三只 3DD15 并联.共用六只管子.电路连接好后检查无错误,就可以 通电调整了.接上蓄电池,找一个 100W 的白炽灯做负载.打开开关,灯泡应该能正常发光.如果不能正 常发光,可减小基极的电阻.直到能正常发光为止.再接上彩电看能否正常启动.不能正常启动 也是减小基极的电阻.调整完毕后就可以正常使用了.我的高频逆变器和充电器做在了一个机壳内,输出并联在了家里的交流电源上.并安装上 了继电器,停电时可自动切换为逆变器供电 ,并切断外电路,来电时自动接上

22、交流电切断逆变 器供电并转入充电状态.如果没有停电来电状态指示灯的话，停电来电时无感觉.绕制变压器的简单方法绕制变压器的方法相对比较简单：首先确定你的变压器功率.例如5 0瓦，先到电器 市场去购买绕变压器用的铁芯那利有适合你适用的各种变压器铁心这一步很重要在变 压器的面积确定后就要决定铁心的厚度这里所说的面积主要是指铁心的中间部分的宽度我 们叫它舌宽，铁心的面积等于舌宽乘以厚度具体计算方法为：先计算每伏所需要的匝数公 式为：4.5乘以10的五次方再除以（铁心的磁通密度X铁心的截面积）.铁心的磁通密度是 要凭经验来判断的一般在1000至20000高斯左右，取一片铁心用手上下来回的折以下，如 比较

23、脆容易折断磁通密度就比较高，质量就比较好大约在15000至20000左右接下来根据电压计算匝数，只要每伏匝数乘以电压就是了计算初级220伏，然后计算 次极灯丝，接下来计算屏极电压然后就是要具体的绕制了，在绕之前先要做一个线圈的模具，是用硬纸板和胶粘接出来 的中间一个方形的筒子大小和铁芯的外径一样（和舌宽与厚度一样），以便绕好了后将铁心 一片一片的放进硬纸壳儿但应该记住铁心在纸壳儿里边是交叉的放进去的目的是为了变压 器制作完成后使用时铁芯漏磁少点儿还应注意再绕制线圈时一般是先绕出及220伏的再绕制屏极的，最后绕制灯丝的另 外还要根据它们各个线圈的具体需要电流强度来选择漆包线的线径还应注意的是在绕

24、制线圈时必须一圈一圈一层一层的密绕不能够乱绕尽管我们现在 的漆包线的耐压强度都很高不太会出现匝间短路的现象但密绕的目的主要是为了能够有效 地减少经整流后的5 0赫兹交流声.如果能够在初级和次极之间多绕一层隔离层就更好 了隔离层也使用漆包线任意线经只绕一层只接一端而且是直接接地另一端空着也可以 降低交流声还要指出的是在初级和次极之间是要使用普通的纸绕上两层为的是把初级和次 级进行隔离开来以防触电最后一道手续是全部绕制完成后先进行通电试验，用万用表测量一下各个绕组的输出电 压是否准确再确定无误后再进行一道手续：将变压器整体放入容器中倒入绝缘清漆，并使 其浸透然后放在炉子边或是烤箱中烤干这样在工作时

25、铁心就不会因为固定不好而发出振动 的翁嗡声如同老的那种日光灯整流器发出的声音怎么样，现在知道变压器是怎样绕制了吧动手试试吧。 电源变压器计算（实例说明）电源变压器计算高压输出： 260V，150ma ；灯丝 1： 5V，3A；灯丝 2： 6.3v，3A 中心处抽头；初、次级间应加有屏蔽层。根据他的要求铁芯型号采用“GEIB 35”。计算如下：（1）计算变压器功率容量（输入视在功率）：P = （1.4X高压交流电压X电流+灯丝1电压X电流+灯丝2电压X电流）/效 率= （1.4X260X0.15+5X3 + 6.3X3） / 0.9= （54.6+15 + 18.9） / 0.9= 98.33V

26、A（2）计算原边电流I1=1.05XP / 220=0.469A（3）按照选定的电流密度（由计划的连续时间决定），选取漆包线直径。如按照3A/mm2计算：D=0.65XI （0.65X电流的开方）并规整为产品规格里有的线径（可查资料）：选定：原边直径 D1=0.45mm高压绕组直径D2=0.25mm 灯丝绕组直径D3 = D4 = 1.12mm(4) 铁心截面面积S0 = 1.25 V(P)=1.25XV98 = 12.5CM2(5) 铁心叠厚：根据他的要求铁芯型号采用“GEIB 35”，查到：舌宽=35MM = 3.5CM 贝y：叠厚= 12.5 / 3.5 =3.6CM 一般地(叠厚/舌宽

27、)在12之间是比较合适的。( 6)铁心有效截面积：S1 =舌宽X 叠厚 / 1.1 = 11.454 CM2( 7 ) 计算每伏匝数计算式：每伏匝数n=(45000) / (BXS1)其中B = 10000 12000 (中等质量 硅钢片，如原先上海无 线电27厂产品铁心) 或 15000(Z11 等高质量硅硅片) 或 8000(电动机用硅钢片)。S1：铁心有效截面积，等于(舌宽X叠厚)/1.1假定是中等质量铁心，并且保守点，取B = 10000贝y：n=450000 / BXS1= 450000 /(10000X 11.454)=3.93 (T / V )(8)计算每组匝数原边圈数： N1=

28、220n=220X3.93X0.95=822(T)副边高压：N2 = 260X1.05Xn = 1073 (T) 这是一半，还要再X2 = 2146T。 灯丝 1 (5V)： N3 = 5X1.05Xn = 21 (T)灯丝 2 (6.3V)： N3 = 6.3X1.05Xn =26 (T)(10)计算每层可绕圈数(窗口高度两端要留下3MM)：查得该铁心窗口高度h = 61.5mm,查表得知：选用的漆包线带漆皮最大外径D1Max=0.51mmD2Max=0.30mmD3Max=1.23mmD4Max=1.23mm按照 每层可绕：N = (h0.5 2X3) / (KXDMax)计算(分子的含义

29、是：由h = 61.5mm =可绕线宽度为61.5 0.5 2X3 = 55mm)(分母是排线系数KX最大外径DMax，对于初学者，小于0.3的线K=1.20, 0.30.8的线K=1.15,大于0.8的线K=1.10。如您已经有较好的绕线经验，K可以=105 102)代入上述数据得到：原边每层可绕： 94圈高压每层可绕： 154圈灯丝每层可绕： 39 圈(最后有讨论)。（也可以直接查“每厘米可绕圈数表”得到）（11）各绕组的层数前面已经算出各组圈数则，则各绕组的层数：原边= 822/ 94 = 8.74，取 9 层高压=2146/154 = 13.94，取 14 层灯丝 1：1 层，灯丝 2

30、：1 层。12）绝缘设计骨架，用1MM厚红钢纸，外加0.15MM覆膜青壳纸1层+ 0.08MM电缆纸1层；原边绕组垫纸用 0.08MM 电缆纸； 副边高压绕组垫纸用 0.05MM 电缆纸；组间绝缘用0.08MM电缆纸1层+0.15MM覆膜青壳纸2层+0.08MM电缆纸1层;（绕组外绝缘同组间绝缘）（13）计算线包（压实的）厚度：=（10.15+0.08）（骨架及内层绝缘）+ （9X0.51 + 8X0.08）（原边绕组）+ （0.08X2+0.15X2）（组间绝缘 1）+（隔离层，如可能用 0.05 铜箔，如无，就用与高压绕组同直径的线绕一层代）+（0.08X2+0.15X2）（组间绝缘2）+

31、 （14X0.30+13X0.05）（高压绕组）+(0.08X2+0.15X2)（组间绝缘 3）+(1.23)（灯丝 1）+(0.08X2+0.15X2)（组间绝缘 4）+(1.23)（灯丝 2）+(0.08X2+0.15X2)（线包外间绝缘）=1.23+5.23+0.46+0.30+0.46+4.85+0.46+1.23+0.46+1.23+0.46=16.37mm（ 14）检验“蓬松系数”蓬松系数=铁片窗口宽度/线包（压实的）厚度“蓬松系数”一般可以在1.21.3间，蓬松系数小者要注意绕的十分紧才行， 蓬松系数过大说明选的铁心规格大了，要重选重算。对于经验不多的初学者，不妨 以 1.31.

32、35 进行检验。不然可能绕完了发现装不进铁片。检验：蓬松系数=22 / 16.37 = 1.34 。（15）修正方案：灯丝绕组可以选用0.8nn直径漆包线2根并绕（0.80线最大外径0.89，每层可绕 54圈，6.3V绕组26X2，刚好可以绕下）。这样导线可以分布开来不至于只有半边, 绕出来的线包就比较平整。还可以减小绕组厚度。这时， 计算线包（压实的）厚度：=1.23+5.23+0.46+0.30+0.46+4.85+0.46+0.89+0.46+0.89+0.46=15.69mm蓬松系数=22 / 15.69 =1.41这就非常之宽松了，说明选的铁心规格大了，利用手头现有铁心当然可以。（1

33、6）当然，也可以选用2.5A/mm2的电流密度。如何自制环形变压器家用功放机大都采用环形变压器供电。环形变压器有漏磁小、转换效率高、频率响应宽 等特点，可以提高功放机音质。如果环形变压器烧坏，又买不到原配型号来替换，那只有采 取手工绕制的方法来复制。下面介绍手工绕制的方法。1拆除旧绕组用剪刀将绝缘纸剪破后即露出变压器的次级绕组，次级绕组线径通常较粗，在实际维修 中极少见到有烧坏的情况，因其匝数不太多，故可一匝一匝地拆了以便统计匝数。多个 次级绕组均可采取类似方法边拆边计匝数。初级绕组线径较细，烧坏的情况较常见。由 于初级绕组的匝数多在千匝以上，加之绝缘材料被烧熔后附着于线匝上，若仍采用上述 方

34、法来统计匝数，显然是很麻烦的。快速处理方法是：用剪刀沿圆周上 中心线将初级 统组线圈一层层剪断，然后将剪断的线圈剥离铁心，再数出根数即得总匝数。2 对环形铁心进行绝缘处理环形变压器的铁心通常用优质高导磁率硅钢带卷制而成。当初级线圈烧坏后，浸有绝缘 漆的环形铁心的绝缘层同时会不同程度地受损，在重新绕线圈前应进行浸漆处理。方法 是：将环形铁心浸在绝缘漆中，数分钟后取出晾干，再在烘箱中烘干。然后在内外圆周 上各粘贴一层胶带，再将玻璃纸划成宽约2cm的条状，将铁心包裹卷绕一层，并用双面 胶带粘连接头。3 线梭制作 为了便于手工操作，必须制作一种专用的绕线线棱。笔者设计了一种“工”字形的线梭， 如图2所

35、示。它可用塑料薄片或不锈钢薄片加工而成，可取为单股线匝周长的8倍左右， 宽度小于环形铁心内径2cm左右。这样的线核不仅穿绕方便，还可减少穿绕次数。显然， 漆包线在线梭上绕一圈的长度为单股线匝周长的8X2 = 16倍，若采用双线并绕，线梭 上每一圈漆包线就可在环形铁心上绕32匝。以影皇AV228专业功率放大器为例，其 环形变压器初级线圈为1068T。双线并绕为534T,因而在线梭上绕534三1634圈漆包 线就够用了。4 绕制线圈 先绕初级绕组，取和原线径相近的优质高强度漆包线，双线并绕在“工”字形线梭上， 圈数满足要求后剪下。将双线头用双面胶粘附在环形铁心的外圆周上，使线梭在环形铁 心的内孔中

36、穿绕，如图3 所示。一层线圈绕好后，刷上一层绝缘漆（有利于线匝定位及 绝缘），并用玻璃纸包上一层，再绕第二层线圈。绕好后，将两线圈的头尾相接使其串 联，另两根线头用软皮线焊接引出，并做好绝缘。在初级统组上加一层层间绝缘纸后再 绕次级绕组，绕制方法与初级绕组绕法类同。 当所有绕组绕制完毕后，将环形变 压器放入恒温箱中烘烤一段时间，以使绝缘漆干燥。再在最外层用一层较厚的绝缘纸包 好，环形变压器就制作完成了。环形变压器的手工绕制法 家用功放机大都采用环形变压器供电。环形变压器有漏磁小、转换效率高、频率响 应宽等特点，可以提高功放机音质。如果环形变压器烧坏，又买不到原配型号来替换， 那只有采取手工绕制

37、的方法来复制。下面介绍手工绕制的方法。 互拆除旧绕组 用 剪刀将绝缘纸剪破后即露出变压器的次级绕组，次级绕组线径通常较粗，在实际维修中 极少见到有烧坏的情况，因其匝数不太多，故可一匝一匝地拆了以便统计匝数。多个次 级绕组均可采取类似方法边拆边计匝数。初级绕组线径较细，烧坏的情况较常见。由于 初级绕组的匝数多在千匝以上，加之绝缘材料被烧熔后附着于线匝上，若仍采用上述方 法来统计匝数，显然是很麻烦的。快速处理方法是：用剪刀沿圆周上中心线将初级统组 线圈一层层剪断，然后将剪断的线圈剥离铁心，再数出根数即得总匝数。开剪方法如图 所示。2对环形铁心进行绝缘处理环形变压器的铁心通常用优质高导磁率硅钢带卷制

38、而成。当初级线圈烧坏后，浸有 绝缘漆的环形铁心的绝缘层同时会不同程度地受损，在重新绕线圈前应进行浸漆处理。 方法是：将环形铁心浸在绝缘漆中，数分钟后取出晾干，再在烘箱中烘干。然后在内外 圆周上各粘贴一层胶带，再将玻璃纸划成宽约2cm的条状，将铁心包裹卷绕一层，并用 双面胶带粘连接头。3线梭制作为了便于手工操作，必须制作一种专用的绕线线棱。笔者设计了一种“工”字形的 线梭，如图2所示。它可用塑料薄片或不锈钢薄片加工而成，可取为单股线匝周长的8 倍左右，宽度小于环形铁心内径2cm左右。这样的线核不仅穿绕方便，还可减少穿绕次 数。显然，漆包线在线梭上绕一圈的长度为单股线匝周长的8X2 = 16倍，若

39、采用双线 并绕，线梭上每一圈漆包线就可在环形铁心上绕32匝。以影皇AV-228专业功率放大 器为例，其环形变压器初级线圈为1068T。双线并绕为534T，因而在线梭上绕534FI6 34圈漆包线就够用了。4.绕制线圈 先绕初级绕组，取和原线径相近的优质高强度漆包线，双线并绕在“工”字形线梭上， 圈数满足要求后剪下。将双线头用双面胶粘附在环形铁心的外圆周上，使线梭在环形铁 心的内孔中穿绕，如图3所示。一层线圈绕好后，刷上一层绝缘漆（有利于线匝定位及 绝缘），并用玻璃纸包上一层，再绕第二层线圈。绕好后，将两线圈的头尾相接使其串 联，另两根线头用软皮线焊接引出，并做好绝缘。在初级统组上加一层层间绝缘

40、纸后再 绕次级绕组，绕制方法与初级绕组绕法类同。 当所有绕组绕制完毕后，将环形变压器 放入恒温箱中烘烤一段时间，以使绝缘漆干燥。再在最外层用一层较厚的绝缘纸包好， 环形变压器就制作完成了。一台好的功放必须有一只好的电源变压器，这已经是业内的共识。但是选用什么样 的变压器才能使功放的声音更符合你的口味，对于不少初级diy爱好者来说，也许并不 是很清楚。本文简述几种常用电源变器，希望能够对喜欢焊机初入此道的发烧友有所帮 助。变压器的出现已经有100多年的历史了，六十年代以前，世界上普遍使用的变压器 铁芯 结构为 e 形或 c 形，截面为矩形，采用插片式或中间切割工艺制造，铁芯的质量 和一致性都很

41、差。变压器的电性能参数难以得到提高。随着科学技术的进步，变压器 铁芯的结构经过了几次大的改进。变压器铁芯材料也由热轧低硅片发展到热轧高硅片、 冷轧取向硅片、非晶态合 金片等。电磁性能参数也有了较大的提高。在功放中最为常见的电源变压器为ei型、环型，其次为双柱型、r型、c型。 ei 型（见图一）是最为常用和多见的，结构简单.它的优点是加工制作容易绕制方便，成 本 低廉，抗饱和性能好。缺点为漏磁大、同功率下的体积重量偏大，转换效率相对较低。 ei 型变压器在音色上的声音走向为厚重浓郁、温暖醇和，音场层次、细节解析力一般。 当采用特殊的分层分段绕制方法后（既所谓的发烧绕制法），在细节和解析力上有显著

42、 提 高，而且高频的幼细延伸感也非常出色，有别于其他类型的电源变压器。如果在使 用过程中再针对其缺点增加部分辅助改良措施，例如增加屏蔽罩，采用优质铁芯和无氧 铜线，科学合理的绕制方法等，这一最原始古老的电子器件，仍是非常出色的。许多世 界名机例如麦精图等一直在坚持沿用这一传统的元器件。经典的胆机制作也一直在沿用 它。适合听音口味上喜欢“唯美”的diy爱好者选用。笔者在使用ei型变压器时，喜欢自己绕制。采用敷铜板制作特殊的具有屏蔽作用 的骨 架，初级绕组与次级绕组分成上下相互屏蔽、独立的两段绕制。采用这种方法绕 制的变压器具有隔离变压器的功效，而没有另外搭配隔离变压器对声音造成的负面影响 听感上

43、层次、细节、音场、定位都要明显好过常规同轴绕制的ei型变压器。感兴趣的 爱好者不妨实验一下。由于这种方法磁耦合不如 常规变压器的效率高，因此在较大功 率功放上使用时，要注意适当增大铁芯截面积来补偿。适合于要求输出功率不是很大的 功放使用。环型变压器（图二）是c型变压器之后开发出来的品种，磁路短，效率高，铜损与 铁损均小于ei型变压器，体积和重量小，安装使用方便。缺点为制作费用相对较高， 抗直流饱和性 能差。环型变压器在音色走向上为清爽亮丽、刚劲，音场层次、细节解 析力、速度感优于ei型。但在中频的厚声温暖感上要逊色于ei型。由于环型变压器具 有一些优异的性能特点，因此被广泛的应用于各种档次的功

44、放之中。但是由于环型变压 器的抗直流饱和性能差，极易产生杂音干扰，因此在一些顶级功放中的应用又受到一定 限制，尤其是一些纯a类功放。近年来由于技术的进步，环型变压器的这一先天缺点已 经逐步得到改善，在国外的一些高档功放上环型变压器的身影又多了起来。r 型变压器（图三）是九十年代后开发出来的一种性能更为优秀的品种。是由日本 北村机电株式会社社长北村文男发明的。 r 型变压器具有环型变压器的所有优点： 1， 漏磁极小，仅为 ei 型变压器的 1/10、 c 型变压器的 1/5 左右。 2，损耗小，温升低， 相同功率下温升只有ei型变压器的1/2。3,频率特性好：r形变压器在中频（400hz）工作时

45、显示出极小的空载电流和空载损 耗，其数量级甚至可以达到工作在50hz时的 量值；r形变压器在音频范围内工作时，显出优于其他任何类形变压器的幅频性好： 电压波形失真度V0.2%濒率响应V1db。r型变压器的缺点同环型变压器一样，抗直流 饱和性能差!其次就是目前的市场价格还比较昂贵，相同功率下其价格是ei型的一倍， 比环型的要贵出 1/3 多。 r 型变压器声音非常饱满坚实，乐器质感很好，有着比环型 变压器更为出色的解析力和 瞬变。低频有着比其他变压器更为清晰的层次表现。但声 音偏冷艳，声底淡一些，中频也相 对薄一点。低频的量感相对于同功率的环型变压器 来说似乎少一些。下潜深度也有所不及。同时r型

46、变压器由于结构上的生理缺陷，抗直 流饱和性能也更差。以上对各类型变压器的声音评价只是一般情况下的大概走向，但是经过特殊设计和 制作的变压器，其声音特点也是完全可以改变的，国内已经有厂家早就开始了这方面的 研究实验，象山西省机电设计研究院声达电器厂等。 还有其他几种形式的变压器， 例如 c 型、双柱型等，由于在功放中少有采用，这里就不 叙述了。业余制作功放时， 经常遇到变压器功率的选取问题，按照常规计算出来的数据是没 有问题的，但实际应 用时由于音质校音的需要，往往要比实际的计算值大很多。那么到底选取多大功率的变 压器合适呢？我个人认为如果选用环型变压器的话，最好大于总输出功率的三倍以上为 好，

47、可以放宽到6-10倍。例如krell fpb300功放（图四），每声道输出动态甲类300w， 内部使用了一个五千瓦的环型变压器。如果选用ei型变压器的话，由于不易饱和，以及 声音调校上的原因，相对的可以放宽对功率的要求。r型的可参照环5 环形变压器的设计计算通过设计一台50Hz石英灯用的电源变压器，其初级电压U1=220V,次级电压U2=11.8V,次级电流I2=16.7A，电压调整率AUW7%，来说明计算的方法和步骤。1）计算变压器次级功率P2 P2=I2U2=16.7X11.8=197VA（5）2）计算变压器输入功率P1 （设变压器效率n=0.95）与输入电流I1式中：K系数与变压器功率有

48、关，K=0.60.8，取K=0.75；根据现有铁心规格选用铁芯尺寸为：高H=40mm，内径Dno=55mm,外径Dwo=110mm。式中：f电源频率（Hz）, f=50Hz；B磁通密度（T） ,B=1.4T。N2=N20 U2=3.23X 11.8=38.1 匝，取 N2=38 匝。6）选择导线线径绕组导线线径d按式（10）计算式中：I通过导线的电流（A）；j电流密度，j=2.53A/mm2。当取 j=2.5A/mm2 时代入式（10）得用两条d=2.12mm （考虑绝缘漆最大外径为2。21mm）导线并绕。因为2.94导线的 截面积Sd2=6.78mm2,而d=2.12mm导线的截面积为3.5

49、3mm2两条并联后可得截面积为：2 X3.53=7.06mm2，完全符合要求且裕度较大。6 环形变压器的结构计算 环形变压器的绕组是用绕线机的绕线环在铁心内作旋转运动而绕制的，因此铁心内径的 尺寸对加工过程十分重要，结构计算的目的就是检验绕完全部绕组后，内径尚余多少空间。 若经计算内径空间过小不符合绕制要求时，可以修改铁 心尺寸，只要维持截面积不变，电 性能也基本不变。已知铁心内径Dno=55mm,图7中各绝缘层厚度为to=1.5mm,t1=t2=1mm。1）计算绕完初级绕组及包绝缘后的内径Dn2计算初级绕组每层绕的匝数n1式中：Dn1铁心包绝缘后的内径，Dn1=Dno-2t0=55-（2X

50、1.5）=52mm；kp叠绕系数，kp=1.15。则初级绕组的层数Q1为 初级绕组厚度 1为2）计算次级绕组的厚度 2计算次级绕组每层绕的匝数n2,考虑到次级绕组是用2Xd2=2X2.21mm导线并绕，则 可 见绕完绕组后，内径还有裕量，所选铁芯尺寸是合适的。7 环形变压器样品的性能测试 为检验设计方法的准确性，对按设计参数制成的环形变压器 样品进行了性能测试，结果如下。71 空载特性测试 测量电路如图8所示。测得的数据列于表4，按照表4的数据，绘出图9所示的空载特 性曲线。从变压器的空载特性看出设计符合要求，在额定工作电压220V时（工作点为A）,变压 器的空载电流只有13.8mA,即使电源

51、电压上升到240V变压器工作在B点铁心还未饱和，有 较大的裕度。72 电压调整率测量变压器在空载时测得的次级空载电压U20=12.6V,当通以额定电流I2=16.7A时，次级输 出电压为U2=11.8V，按式（2）计算电压调整率为变压器电压调整率达到AU7%的指标。 73 温升试验用电阻法对变压器绕组进行温升试验，在通电4h变压器温升稳定后进行测试，并按式 （12 ）计算绕组平均温升Atm。测量的数据及计算结果列于表 5 从温升试验结果看出所设计的变压器已达到标准型温升 标准，即At m40r，初次级绕组温升基本相等，即两绕组功耗较均衡。74 绝缘性能试验1）绝缘电阻 用 500V 摇表测试绝

52、缘电阻，初次级绕组之间的绝缘电阻在常态下均大 于 100M Q。2）抗电强度 变压器初级与次级绕组之间能承受50Hz, 4000V （有效值）电压1min， 而无击穿和飞弧。限定漏电流为1mA，此项试验证明变压器的抗电强度达到IEC标准。8 结语 环形变压器以其优良的性能和有竞争力的性能价格比，可以预期它会在较大领域内取代 传统的叠片式变压器，随着环形变压器技术性能进一步提高，它将会在电子变压器领域中有 更广阔的应用前景变压器磁心型式的选取原则与绕制方法 变压器的磁心和结构参数，取决于在装配中所选用的磁心型式和绕制技术。当选择磁心 时，通常其物理高度和成本是最重要的。这对于交流电网转换器中的开

53、关电源是十分重要的， 因为通常它们是封装在密闭的塑料盒内。当应用元件的高度允许的尺寸要求较小时，可以使 用低成本的BE型或者是EI型磁心（如日本的TDK和TOKIN公司产品，或者是欧洲的PHILIPS、 SIEMENS 和 THOMSON 公司产品）。当设计应用需要较小的磁心截面积时，可以选用 BPD 型的磁心产品，如果要设计多重 输出电源时， PER 型磁心提供了一个大的窗口面积，它需要的匝数较少，真绕线架的可用引 出脚较多。当空间不是问题时， ETD 型磁心通常用于较高的功率。 PQ 型磁心比较昂贵，但 它所占据的印制板空间较少，并且比E型磁心需要的匝数少些。对于安全绝缘要求高的场合， 应

54、选用罐型磁心、 RM 磁心。环型磁心通常不适合反激式开关电源变压器使用。反激式变压器在绕制时，应在初级与次级之间加入绝缘措施。例如，通信技术设各必须 满足欧洲的IEC950和美国的UL1950的电气绝缘标准的要求。这些文件同时还详细地说明了 使用于变压器结构的绝缘系统的漏电和间隔距离。通常在变压器初级与次级之间需要有5 6 mm 的漏电距离（符合规范和要求）。电气绝缘指标通常是指定电气强度的测试，施加典 型值3000 V交流高压的时间长达60 s而不被击穿。如果每个绝缘隔层的电气强度不满足规 范要求，那么在变压器初级与次级之间可以采用两个绝缘层，一层是基本的，另一层是补充 的。如果两个绝缘层组

55、合仍不符合电气强度要求，也可以采用带增强的三个绝缘层。图1 给出了大多数反激式变压器在绕组两侧边缘使用的限制技术。通常，边缘限制是 用胶带来隔层的，胶带开缝的宽度要求留有边限，以便包裹封装，以足够的隔层来配合绕组 高度。在一般情况下，绕组单侧绝缘限度是半个初级绕组到次级绕组的漏电距离（通常是25 mm）磁心的骨架应当选择得足够大，实际上绕组的绝缘宽度最小是两倍的总漏电距离。 注意保持变压器的耦合并减小漏感。初级绕组是在边框之内卷绕的。为了减少因绝缘磨损而 引起的隔层电压击穿，改进层与层之间的绝缘，并减少分布电容，初级绕组的隔层应最少用 一层UL规范要求的聚酯薄膜胶带（3M1298）绝缘隔离，在

56、边框之间胶带应有适合的宽度。 图 1 变压器骨架两种不同的边缘卷绕方法的示意图用清漆或环氧树脂浸渍也可以改善隔层之间的绝缘性能与电气强度，但不能减少分布电 容。偏置绕组可以随后卷绕在初级绕组之上。补充的或增强的绝缘，由两层或三层符合 UL 规范要求的聚酯薄膜胶带剪成骨架的满宽度，然后再包裹在初级绕组与偏置绕组外。边缘部 分还需要再三卷绕隔离。次级绕组被卷绕在边界之内。另外，还要增加两层或三层 胶带 来固定绕组。绝缘套管常用于套隔导线跨越所有绕组时，以确保在导线穿越之处符合漏电距 离的要求。应采用最小壁厚为0.41 mm的尼龙或四氟乙烯套管，使绕组符合安全的绝缘要求。考 虑到因为变压器磁心是被隔

57、离的无电压金属材料，也就是说磁心虽然导电，但没有任何部分 接触电路，因此它是安全的。从初级绕组（或者是导线通过之处）到磁心的距离，以及从磁 心到次级绕组（或者是导线通过之处）增加的距离，必须等于或大于规范要求的漏电距离。当初级绕组有多个绝缘隔层时，图1给出了初级的Z形绕制法和C形绕制法。注意接漏 极的初级端绕线，它被埋在第二个隔层之下，可以做自身屏蔽，减少电磁干扰EMI （共模传 导辐射电流）。Z形绕法减少了变压器的分布电容，也就减少了高频交变损耗，提高了效率， 但绕制比较困难，成本较高。而C形绕法比较容易实现，绕制成本也比较低，但它的损耗较 大，效率较低。图 2给出了一种新的工艺：在次级采用

58、了双重绝缘导线或三重绝缘导线，以消除所需的 边缘限制（绝缘导线的规范，可在有关的资料中查到）。在双重绝缘导线中，通常每个绝缘 隔层都能符合安全的电气强度要求；在三重绝缘导线中，每两个隔层之间都起绝缘效果，通 常应符合电气强度要求。在变压器骨架的绕制和焊接过程中，特别要注意防止绝缘层的损伤， 细心总结实际的制作工艺与技巧。图2 卷绕变压器骨架的三重绝缘导线的示意图上述工艺减小了变压器的尺寸，并且降低了增加边缘界线的工作量，但其材料成本较高， 增加了绕组的成本。初级绕组被卷绕在骨架边缘的全部宽度上，可以考虑把偏置绕组覆盖在 初级绕组上。在初级或偏置绕组与次级绕组之间，通常需有一层胶带，以防止绝缘导

59、线的磨 损。为了固定绝缘绕组，还需另外增加一层胶带。图 3还标出了卷绕偏置绕组的交替绕制位置，它直接覆盖了次级绕组，可以改进与次级 绕组的耦合效果，并且减少漏感（即改进了偏置绕组反馈电路中的负载调整率）。请注意， 由于偏置绕组是属于初级电路，在次级绕组与交替的偏置绕组之间，应在卷绕变压器边缘界 线时，必须加有另外的绝缘隔层，以补充或增强绝缘性能图3 变压器的绕制工艺示意图 小型变压器的简易计算： 以下为举例:1， 求每伏匝数每伏匝数=55/铁心截面你的铁心截面=3.5X16=5.6平方厘米故，每伏匝数=55/5.6=9.8 匝2， 求线圈匝数初级线圈n1=220X9.8=2156匝次级线圈n2=8X9.8Xl.05=82.32可取为82匝次级线圈匝数计算中的1.05是考虑有负荷时的压降3， 求导线直径你未说明你要求输出 8 伏的电流是多少安？这里我假定为 2 安。变压器的输出容量=8X2=16伏安变压器的输入容量=变压器的输出容量/0.8=20伏安初级线圈电流11=20/220=0.09安导线直径d=0.8 V I初级线圈导线直径d1=0.8 V I1=0.8 V0.09=0.24毫米次级线圈导线直径d2=0.8 V I2=0.8 V 2=1.13毫米注：复制别人的答案。