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工頻試驗(yàn)變壓器工作原理解析
工頻變壓器被大家稱為低頻變壓器,以示與開關(guān)電源用高頻變壓器有區(qū)別，工頻變壓器在過去傳統(tǒng)的電源中大量使用，而這些電源的穩(wěn)定方式又是采用線性調(diào)節(jié)的，所以那些傳統(tǒng)的電源又被稱為線性電源。
工頻一般指市電的頻率,在我國是50Hz,其他國家也有60Hz的。而可以改變這個(gè)頻率交流電的電壓的變壓器,就是叫工頻變壓器了。
工頻變壓器的原理非常簡單，理論上推導(dǎo)出相關(guān)計(jì)算式也不復(fù)雜,所以大家形成了看法:太簡單了，就那三、四個(gè)計(jì)算公式,沒什么可研究的.設(shè)計(jì)時(shí)只要根據(jù)那些簡單的公式,立馬成功。
我認(rèn)為上面的認(rèn)識(shí)既有可取之處,也有值得研究的地方.可取之處:根據(jù)計(jì)算式,可以很快就計(jì)算出結(jié)果,解決了問題;值得研究的地方是:你是否了解自己設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品性能?設(shè)計(jì)合理嗎?設(shè)計(jì)優(yōu)化過嗎?經(jīng)濟(jì)性如何?
舉個(gè)例子吧,根據(jù)功率選鐵芯規(guī)格就是個(gè)很繁雜的問題,因?yàn)樯婕暗囊蛩乇容^多.有些書推薦采用下面的半經(jīng)驗(yàn)公式去選取:
S = K·Sqrt（P） （1）
定下S后,然后進(jìn)行其它的計(jì)算.這確實(shí)是一種實(shí)用的方法,但也要認(rèn)識(shí)到,這也是一種簡化了的設(shè)計(jì)方法,大多數(shù)情況下存在著浪費(fèi).這種設(shè)計(jì)方法對業(yè)余愛好者來說用不著討論（只是偶爾設(shè)計(jì)一個(gè)變壓器自己用）,但對企業(yè)來說,值得討論,產(chǎn)品中大批量采用這種設(shè)計(jì)時(shí),體現(xiàn)的是降低了經(jīng)濟(jì)效益。
工頻變壓器的設(shè)計(jì)選材
從節(jié)約能源及原材料的角度，可采取以下建議：
1、減少銅的用量，有兩個(gè)方面可以實(shí)現(xiàn)，一是減少線徑這就意味著銅阻增大，銅損損耗就會(huì)增大。二是減少圈數(shù)，就會(huì)使空載電流增大，同樣空載損耗就會(huì)加大，如果變壓器長時(shí)間的處于通電待機(jī)狀態(tài)，電力資源的浪費(fèi)是非常大的。每年我國因?yàn)榧矣秒娖鞯拈L期處于待機(jī)通電狀態(tài)造成的電力浪費(fèi)以數(shù)十億元計(jì)。
2、變壓器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使銅損和鐵損相等，這樣變壓器的損耗zui低，工作zui穩(wěn)定，如果一個(gè)變壓器設(shè)計(jì)完后，由于為節(jié)省銅線，而采取小號(hào)的線徑和減少圈數(shù)的方法，使得鐵心窗口還有很多的空間余量，這樣就說明鐵心的尺寸選擇的過大，造成了鐵心的浪費(fèi)，由于鐵心的規(guī)格大，繞線的平均周長也大，同樣會(huì)造成銅線的用量增加。根據(jù)現(xiàn)在的價(jià)格，鐵心的成本要高于銅線的成本。
所以在設(shè)計(jì)時(shí)，在保證性能滿足客戶的要求的情況下，應(yīng)盡量選擇小號(hào)的鐵心，能用41的，就絕不用48的。關(guān)于空載電流，從節(jié)省待機(jī)的損耗上考慮，還是盡量低的好。
工頻變壓器的設(shè)計(jì)繞制
各種家用電器中，工頻變壓器無論是自行設(shè)計(jì)繞制，還是修復(fù)燒壞的變壓器，都涉及到部分簡單的計(jì)算，教科書上的計(jì)算公式雖然嚴(yán)謹(jǐn)，但實(shí)際運(yùn)用時(shí)顯得復(fù)雜，不甚方便。本文介紹實(shí)用的變壓器計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。
1.鐵芯的選擇
根據(jù)自己需要的功率選擇合適的鐵芯是繞制變壓器的*步。如果鐵芯（硅鋼片）選用過大，將導(dǎo)致變壓器體積增大，成本升高，但鐵芯過小，會(huì)增大變壓器的損耗，同時(shí)帶負(fù)載能力變差。
為了確定鐵芯尺寸，首先要算出變壓器次級(jí)的實(shí)際消耗功率，它等于變壓器次級(jí)各繞組電壓、負(fù)載電流的乘積之和。如果是全波整流變壓器，應(yīng)以變壓器次級(jí)電壓的1/2計(jì)算。次級(jí)繞組消耗功率加入變壓器本身損耗功率，即為變壓器初級(jí)視在功率。一般次級(jí)繞組功率在10w以下的變壓器，其本身損耗可達(dá)次級(jí)實(shí)際消耗功率的30～50%，其效率僅為50～70%。次級(jí)繞組功率在30W以下?lián)p耗約20～30%，50W以下?lián)p耗約15～20%，100w以下?lián)p耗約10～15%，100W以上損耗約10%以下，上述損耗參數(shù)是關(guān)于普通插片式變壓器的。如果按照R型變壓器、c型變壓器、環(huán)形變壓器的順序，損耗參數(shù)依次減小。