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 。 =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 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。
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。
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。