初學者有時需要自己動手制作小功率電源變壓器,下面介紹簡便的計算方法和繞制方法。
1 .計算:
( 1 )由電源變壓器的功率 P 確定所需要鐵芯的截面積 S 的大小,即 S=1.25P ,其中 P 的單位為伏安, S 的單位為平方厘米。 1.25 這個系數,根據所用的硅鋼片的好壞而定,一般型號為 D42 、 D43 的硅鋼片的磁感應強度 B 為 10000 ~ 12000 高斯,系數取 1.25 ,如硅鋼片的質量較好,如 D310 的硅鋼片, B 為 12000 ~ 14000 高斯,則系數可取小一些,差的硅鋼片如 D21 、 D22 , B 為 5000 ~ 7000 高斯,系數須取 2 。業余取用的硅鋼片經常不知道它的型號,可從外形來估計。如硅鋼片薄而質地脆,折斷后裂口亮晶晶的,則磁性能好, B 取 10000 高斯以上。如硅鋼片厚而質地脆,則磁性能差, B 應取小一些。
( 2 )根據 S 求出每伏匝數 。
=4.5×
( B·S )式中 B 的單位為高斯, S 的單位為平方厘米。
( 3 )用經驗公式計算線圖所用的導線直徑 d 。 d=1.3 。式中 d 的單位是毫米,電流強度 I 的單位為安,電流密度 J 的取值與變壓器的使用條件、功率大小有關。一般 100 伏安以下連續使用的變壓器, J 取 2.5 安/平方毫米。
( 4 )核算鐵芯窗口是否能容納所有的繞組。下面我們以盒式收錄機用的外接穩壓電源的變壓器為例,來說明小功率變壓器的計算方法。首先,該變壓器的功率 P=6.2 伏安。所需鐵芯的截面積 S=1.25 =1.25
3.2平方厘米 ,選用 0.35mm 厚的 D42 、 GEIB - 14 鐵芯,外形見圖 1 。其舌寬 a=14mm ,疊厚 b=24mm ,窗口寬度 c=9mm ,窗口高度 h=25mm 。
其次,求出每伏匝數 。
=4.5×
( B·S ) =4.5×
/( 1.2×
×3.2 ) ≈12 ( B=12000 高斯)。
初級繞組 N1=12×220=2640 匝
對于次級繞組,由于接入負載后將有 5 ~ 10 %的電壓降落,因此次級繞組應乘以 1.05 ~ 1.1 的系數。
次級繞組 N 2 =1.1×12×10=132 匝再次,用經驗公式計算各繞組導線的直徑 d ( J 取 2.5A / 平方毫米)
初級繞組 d 1 =0.13mm ,選 QZФ0.13 漆包線,連同漆層最大外徑為 0.16mm 。
次級繞組 d 2 =0.49mm ,選 QZФ0.49 漆包線,最大外徑為 0.55mm 。最后,核算鐵芯窗口能否容納所有的線圈。
鐵芯窗口的有效高度 h′=0.9 ( h-2 ) =20.7mm 。初級繞組每層可繞 129 匝,共 21 層。每層墊 0.05mm 厚的牛皮紙 1 層,初級線圈總厚度為 4.41mn 。初、次級絕緣與靜電屏蔽層共厚 0.35mm (初級與靜電屏蔽層之間墊 0.05mm 聚脂薄膜 2 層, 0.05mm 牛皮紙 1 層,靜電屏蔽用 0.1mm 厚的薄銅片,靜電屏蔽與次級間墊 0.05mm 的聚脂薄膜和牛皮紙各 1 層)。
次級繞組每層繞 38 匝,共 4 層,每層墊 0.08mm 的牛皮紙 1 層,共厚 2.52mm 。
骨架用 0.5mm 厚的彈性紙制作,外包 2 層厚 0.05mm 的聚脂薄膜和 1 層 0.05mm 的牛皮紙。加上線包最外層包的厚度為 0.12mm 的牛皮紙兩層,共厚 0.84mm 。共計線包總厚度為 8.17mm ,小平窗口寬度 9mm ,因此該鐵芯可以使用。
2. 繞制
( 1 )繞制前的準備工作
① 制作木芯。圖 2 所示的木芯是在繞制線圈時用來支撐繞組骨架的,木芯的截面應稍比變壓器鐵芯截面大一些,使插硅鋼片時不損壞繞好的線包。木芯的長度應比鐵芯窗口高度長一些,其中心孔必須鉆得正直。
② 制作線圈骨架。線圈骨架除了起支撐線圈作用外,還起絕緣作用。一般可用彈性紙制作框骨架如圖 3 所示。框骨架的長度應比鐵芯窗高稍短些(約短 1.5mm 左右)。線圈骨架還可以采用現成的塑料或尼龍框骨架。
③ 繞線。先裁剪好絕緣紙。紙的寬度應等于線圈骨架的長度,而長度應稍大于線圈骨架的周長。開始繞組前先在套好木芯的線圈骨架上襯墊兩層厚 0.05mm 的聚脂薄膜和 1 層厚 0.05mm 的牛皮紙;并用膠水粘牢,然后將木芯中心孔穿入繞線機軸,并用螺母緊緊固定。起繞時在導線引繞頭(或結束時的線尾)壓入一條 10mm 寬的黃蠟布折條,以便抽緊起始線頭(或線尾),見圖 4 。漆包線應一圈緊挨一圈地整齊排列,排滿一層后,墊上絕緣材料后再繞第二層,直至繞足所需的圈數。各繞組繞制的次序為初級、靜電屏蔽、次級高壓繞組、次級低壓繞組。靜電屏蔽層常用銅箔或鋁箔在初級繞組外纏繞一層,但兩頭重合處不能短路。同時,在金屬箔上引出一根導線。繞組的初、次級間或各繞組間必須注意絕緣良好,線圈的最外層應包上厚的牛皮紙或者青殼紙,以增強線包的機械強度。
線圈的引出線,一般可用銅片條或多股絕緣軟線,對于用粗漆包線繞制的線圈,也可以使用線圈本身的線引出,外面再加絕緣套管。
( 3 )插硅鋼片。繞好線圈后取出木芯,可給繞組插入硅鋼片,一般把硅鋼片以兩片為一組,交替地插入線包內見圖 5 。當線包內將插滿硅鋼片時,余下的大約 1/6 硅鋼片往往比較難插入(俗稱緊片),這部分硅鋼片需用旋鑿撬開每兩片一組的硅鋼片夾縫才能插入,并用木錘輕輕敲入。插完硅鋼片的變壓器應放在平板上,兩頭用木錘敲打平整(尤其要注意硅鋼片“ E ”形與“ I ”形的對接處不能留有縫隙)。然后將硅鋼片夾緊、固定。在插片時,硅鋼片表面的絕緣層最好不要損傷。
4 .絕緣處理。為了防潮和增加絕緣強度,制作好的變壓器應作絕緣處理。將烘干后的變壓器浸入絕緣清漆中,待漆全部滲入后,將其取出烘干或晾干。要提醒的是,在給變壓器上漆之前,務必測試一下性能是否合乎要求。