摘要：详细介绍了一个带有中间抽头高频大功率变压器设计过程和计算方法，以及要注意问题。根据开关电源变换器性能指标设计出变压器经过在实际电路中测试和验证，效率高、干扰小，表现了优良电气特性。关键词：开关电源变压器；磁芯选择；磁感应强度；趋肤效应；中间抽头 0 引言 随着电子技术和信息技术飞速发展，开关电源SMPS(switch mode power supply)作为各种电子设备、信息设备电源部分，更加要求效率高、成本小、体积小、重量轻、具有可移动性和能够模块化。变压器作为开关电源必不可少磁性元件，对其进行合理优化设计显得非常重要。在高频开关电源设计中，真止难以把握是磁路部分设计，开关电源变压器作为磁路部分核心元件，不但需要满足上述要求，还要求它性能高，对外界干扰小。由于它复杂性，对其设计一、两次往往不容易成功，一般需要多次计算和反复试验。因此，要提高设计效果，设汁者必须有较高理论知识和丰富实践经验。 1 开关电源变换器性能指标 开关电源变换器部分原理图如图1所示。 https://www.doczj.com/doc/6f16739223.html,提示请看下图: 其主要技术参数如下： 电路形式半桥式； 整流形式全波整流； 工作频率 f=38kHz； 变换器输入直流电压 Ui=310V； 变换器输出直流电压 Ub=14.7V； 输出电流 Io=25A； 工作脉冲占空度 D=0.25～O.85； 转换效率η≥85％； 变压器允许温升△τ=50℃； 变换器散热方式风冷； 工作环境温度t=45℃～85℃。 2 变压器磁芯选择以及工作磁感应强度确定 2.1 变压器磁芯选择 目前，高频开关电源变压器所用磁芯材料一般有铁氧体、坡莫合金材料、非晶合金和超微晶材料。这些材料中，坡莫合金价格最高，从降低电源产品成本方面来考虑不宜采用。非晶合金和超微晶材料饱和磁感应
计算变压器的功率 变压器功率= 输出电压X 输出电流 根据电路要求需要输出电压36V、电流2A的变压器， 36V X 2A = 72W（变压器功率） 2 计算变压器的铁芯截面积 变压器功率X 1.44 = Y ，Y开根X 1.06 = 铁芯截面积 变压器功率72W X 1.44 = 103.68，103.68开根X 1.06 = 10.79平方厘米（铁芯截面积）10.79平方厘米= 1079平方毫米（铁芯截面积） 3 计算变压器铁芯叠厚 铁芯截面积(平方毫米）/ 矽钢片舌宽（毫米）= 铁芯叠厚 1079平方毫米/ 40毫米=26毫米（叠厚），铁芯规格采用舌宽40的矽钢片，叠厚为26毫米。 4 骨架的选用 铁芯截面积为E40 X 26，那么骨架就用E40 X 26的，对照变压器骨架规格表刚好有这种规格的骨架，如果实在没有，选叠厚大一规格的也行。5 计算线圈输入初级匝数 45 / 铁芯截面积（平方厘米）X 220V = 输入初级匝数， (45/10.79平方厘米）X 220 = 匝(输入初级匝数） 6 计算线圈输出次级匝数 (输入初级匝数/220）X 输出电压= 输出次级匝数 ( /220）X 36V = （取整数匝） 7 计算绕制的漆包线线径 电流（开根）X 0.7 = 线径 输出电流10A(开根）X 0.7 = 2.21(输出30V线径）， 输入电流=（300W变压器功率/220V输入电压）开根X 0.7=0.81（输入220V线径） 8 计算结果 矽钢片规格E40mm、叠厚26mm；变压器骨架规格E40 X 26；输入线圈匝数匝、线径0.81铜漆包线；输出线圈匝数匝、线径2.21铜漆包线。
《电力电子技术》课程设计说明书 大功率电源设计 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 专业： 班级： 完成时间：2014年5月29日
摘要 主要介绍36kW 大功率高频开关电源的研制。阐述国内外开关电源的现状．分析全桥移相变换器的工作原理和软开关技术的实现。软开关能降低开关损耗，提高电路效率。给出电源系统的整体设计及主要器件的选择。试验结果表明，该装置完全满足设计要求，并成功应用于电镀生产线。 关键词：高频开关电源；全桥移相；零电压开关；软开关技术
ABSTRACT The analysis and design of 36 kW high frequency switching power supply are presented．The present state of switching power supply is explained．The operating principle of full bridge phase—shifted converter and realization of soft switching techniques are analysed．Soft switching can reduce switching loss and increase circuit s efficiency．Integer designing of power supply system and selection of main device parameters are also proposed．The experiment results demonstrate the power supply device satisfies design requirements completely．It has been applied in electric plating production line success—fully． Keywords：high frequency switching power supply；full bridge phase—shifted；zero voltage switching；soft switching tech— nlques
根据设备功率计算变压器容量（一） 一）根据你提供的设备清单如下： 电焊机25 台，功率分别为： 3.0KVA*8 ；8KVA*6 ；16KVA*5 ；30KVA*2 ；180KVA*2 ; 200KVA*2 ; & =50% 电焊机，Kx=0.35, 二）你厂所需500KVA 的变压器理由计算如下： KVA 即千伏安，表示电焊机的容量， & =50%表示电焊机的额定暂载率是50%，在进行负荷计算的时候，电焊机应该统一换算到 1 00 ％来计算。 Kx=0.35, 表示电焊机的需用系数是0.35。需用系数是综合了同时系数、负荷系数、设备效率、线路效率之后得到的一个系数。各种设备不尽相同。 P js表示计算负荷的有功功率。是综合了各类因素后，得到的设备计算功率。 Q js 表示计算负荷的无功功率。有功功率乘以功率因数角度的正切值，等于无功 功率。也就是你上面的Q js=P js*tg① cos①表示功率因数。功率因数越高，系统的无功功率越低。不同的设备，功率因数也不尽相同。在你的计算式中，取了电焊机的功率因数为0.7。如果是我计算的话，我就取0.4?0.45,呵呵！因为我觉得电焊机的功率因数是没有0.7的。 另外，在你的计算中，没有对焊接设备进行容量转换。我上面说了，电焊机应该统一将暂载率换算到100 %来计算。换算公式为：P e=P N* （（额定暂载率除以100%暂载率）开根号） P e是换算后的功率，P N是额定功率 额定功率二额定容量*功率因数 因此，你的共计25 台焊机的额定容量应该是S二 3.0KVA*8+8KVA*6+16KVA*5+30KVA*2+180KVA*2+200KVA*2 = 972KVA 则额定功率为972KVA*0.4 = 388.8KW （我这里计算是取的功率因数为0.4，没有按你的0.7 计算） 那么换算功率为388.8KW* （50% /100 %）开根号= 388.8KW*根号0.5 = 388.8*0.707 = 274.9KW 然后将需用系数Kx=0.35代入，则计算负荷P js=K x*P e = 274.9KW*0.35 = 96.2KW 到这里，又出现了一个问题。因为大家都知道，电焊机属于单相负载（不论接一零一火220V或者接两根火线380V，都成为单相负载），因此计算负荷有个单相到三相转换的过程。转换方法就是，如果接的是220V，也就是接入相电压时，等效功率要乘以3，如果接的是380V，也就是接入线电压时，等效功率要乘以根号3。因为
最佳低频变压器设计方法 热轧硅钢片选铁心型号和叠厚：比如E I型的，中部舌宽，叠厚每伏匝数：N0=4、510^5/BmQ0=4、510^5/(11000Q0) Bm：磁通密度极大值，10000～12000Gs一次匝数：N1=N0U1二次匝数：N2=N0U 21、0 61、06为补偿负载时的电压下降一次导线截面积： S1=I1/δ=P1/U1δ，δ：电流密度，可选2～3A/mm^2二次导线截面积：S2=I2/δ=P2/U2δ舌口32MM,厚34MM,E宽96MM,问功率,初级220,多少匝,线粗多少,次级51V 双组的,最大功率使用要多粗的线,告口是指＜EI型变压器铁芯截面积是指E片中间那一横（插入变压器骨架中间方口里的）的宽度即铁芯舌宽与插入变压器骨架方口里所有E片的总厚度即叠厚的乘积最简单的就是指变压器骨架中间方口的面积，变压器铁芯截面积是指线圈所套着的部分：舌宽叠厚＝截面积，单位：C㎡＞,第一种方法：计算方法：（1）变压器矽钢片截面：3、2CM*3、4CM*0、9=9、792CM^2(2)根据矽钢片截面计算变压器功率：P=S/K^2=(9、79/1、25)^2= 61、34瓦(取60瓦）（3）根据截面计算线圈每伏几匝： W=4、5*10^5/BmS=4、5*10^5/(10000*9、79)=4、6匝/伏（4）初级线圈匝数：220*4、6＝1012匝（5）初级线圈电流： 60W/220V=0、273A(6)初级线圈线径：d=0、715根号0、273＝0、
37(MM)（7）次级线圈匝数：2*（51*4、6*1、03）＝2*242（匝）（1、03是降压系素，双级51V=2*242匝）（8）次级线圈电流：60W/(2*51V)=0、59A(9)次级线径：d=0、715根号0、59＝0、55（MM)第二种方法：计算方法：E形铁芯以中间舌为计算舌宽的。计算公式：输出功率：P2＝UI考虑到变压器的损耗，初级功率：P1＝P2/η(其中η＝0、7～0、9，一般功率大的取大值)每伏匝数计算公式：N(每伏匝数)＝4、510(的5次方)/BS（B＝硅钢片导磁率，一般在8000～12000高斯，好的硅钢片选大值，反之取小值。S＝铁芯舌的面积，单位是平方CM）如硅钢片质量一般可选取10000高斯，那么可简化为：N＝45/S计算次级绕组圈数时，考虑变压器漏感和导线铜损，须增加5% 绕组余量。初级不用加余量。由电流求线径：I＝P/U (I＝A，P＝W，U＝V)以线径每平方 MM≈2、5～2、6A选取。第三种方法：计算方法首先要说明的是变压器的截面积是线圈所套住位置的截面积、如果你的铁心面积(线圈所套住位置)为32*34=1088mm2= 10、88cm2 我没有时间给你计算、你自己算、呵呵!给你个参考,希望对你有帮助:小型变压器的简易计算：1，求每伏匝数每伏匝数=55/铁心截面例如，你的铁心截面=3、5╳1、6=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=220╳9、8=2156匝次级线圈n2=8╳9、8╳1、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多少伏的电流是
变压器的选择与容量计算 电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠与经济有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中一个主要问题。选用配电变压器时，如果 把容量选择过大，就会形成“大马拉小车”的现象。不仅增加了设备投资，而且还会使变压 器长期处于空载状态，使无功损失增加。如果变压器容量选择过小，将会使变压器长期处与 过负荷状态。易烧毁变压器。依据“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷 中心，供电半径不超过0.5千米。配电变压器的负载率在0.5?0.6之间效率最高，此时变压器的 容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。对于仅向 排灌等动力负载供电的专用变压器，一般可按异步电动机铭牌功率的 1.2倍选 用变压器的容量。一般电动机的启动电流是额定电流的4~7倍，变压器应能承受住这种冲击， 直接启动的电动机中最大的一台的容量，一般不应超过变压器容量的30就右。应当指出的 是：排灌专用变压器一般不应接入其他负荷，以便在非排灌期及时停运，减少电能损失。对 于供电照明、农副业产品加工等综合用电变压器容量的选择，要考虑用电设备的同时功率，可按实 际可能出现的最大负荷的 1.25倍选用变压器的容量。根据农村电网用户分散、负荷 密度小、负荷季节性和间隙性强等特点，可采用调容量变压器。调容量变压器是一种可以根据负荷 大小进行无负荷调整容量的变压器，它适宜于负荷季节性变化明显的地点使用。对于 变电所或用电负荷较大的工矿企业，一般采用母子变压器供电方式，其中一台（母变压器）按 最大负荷配置，另一台（子变压器）按低负荷状态选择，就可以大大提高配电变压器利用率，降低配电变压器的空载损耗。针对农村中某些配变一年中除了少量高峰用电负荷外，长时间处于低负荷运行状态实际情况，对有条件的用户，也可采用母子变或变压器并列运行的供电方式。在负荷变化较大时，根据电能损耗最低的原则，投入不同容量的变压器。变压器的容 量是个功率单位（视在功率），用AV （伏安）或KVA（千伏安）表示。它是交流电压和交流
变压器计算公式已知容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。 口诀b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。 这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明： （1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数”显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化， 省去了容量除以千伏数，商数再乘系数。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。
高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 （2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 （3）口诀c 中系数是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为，效率不，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 （4）运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，先用电动机配接电压数去除、商数2去乘容量（kW）数。若遇容量较大的6kV电动机，容量kW 数又恰是6kV数的倍数，则容量除以千伏数，商数乘以系数。 （5）误差。由口诀c 中系数是取电动机功率因数为、效率为而算得，这样计算不同功率因数、效率的电动机额定电流就存在误差。由口诀c 推导出的5个专用口诀，容量（kW）与电流（A）的倍数，则是各电压等级（kV）数除去系数的商。专用口诀简便易心算，但应注意其误差会增大。一般千瓦数较大的，算得的电流比铭牌上的略大些；而千瓦数较小的，算得的电流则比铭牌上的略小些。对此，在计算电流时，当电流达十多安或几十安时，则不必算到小数点以后。可以四舍而五不入，只取整数，这样既简单又不影响实用。对于较小的电流也只要算到一位小数即可。 *测知电流求容量 测知无铭牌电动机的空载电流，估算其额定容量 口诀： 无牌电机的容量，测得空载电流值， 乘十除以八求算，近靠等级千瓦数。 说明：口诀是对无铭牌的三相异步电动机，不知其容量千瓦数是多少，可按通过测量电动机空载电流值，估算电动机容量千瓦数的方法。 测知电力变压器二次侧电流，求算其所载负荷容量 口诀： 已知配变二次压，测得电流求千瓦。 电压等级四百伏，一安零点六千瓦。
设计变压器的基本公式 为了确保变压器在磁化曲线的线性区工作，可用下式计算最大磁通密度（单位：T） Bm=(Up×104)/KfNpSc 式中：Up——变压器一次绕组上所加电压（V） f——脉冲变压器工作频率（Hz) Np——变压器一次绕组匝数（匝） Sc——磁心有效截面积（cm2） K——系数，对正弦波为4.44,对矩形波为4.0 一般情况下，开关电源变压器的Bm值应选在比饱和磁通密度Bs低一些。 变压器输出功率可由下式计算（单位：W） Po=1.16BmfjScSo×10－5 式中：j——导线电流密度（A/mm2） Sc——磁心的有效截面积（cm2) So——磁心的窗口面积（cm2） 3对功率变压器的要求 （1）漏感要小 图9是双极性电路（半桥、全桥及推挽等）典型的电压、电流波形，变压器漏感储能引起的电压尖峰是功率开关管损坏的原因之一。 图9双极性功率变换器波形 功率开关管关断时电压尖峰的大小和集电极电路配置、电路关断条件以及漏感大小等因素有关，仅就变压器而言，减小漏感是十分重要的。 （2）避免瞬态饱和
一般工频电源变压器的工作磁通密度设计在B－H曲线接近拐点处，因而在通电瞬间由于变压器磁心的严重饱和而产生极大的浪涌电流。它衰减得很快，持续时间一般只有几个周期。对于脉冲变压器而言如果工作磁通密度选择较大，在通电瞬间就会发生磁饱和。由于脉冲变压器和功率开关管直接相连并加有较高的电压，脉冲变压器的饱和，即使是很短的几个周期，也会导致功率开关管的损坏，这是不允许的。所以一般在控制电路中都有软启动电路来解决这个问题。 （3）要考虑温度影响 开关电源的工作频率较高，要求磁心材料在工作频率下的功率损耗应尽可能小，随着工作温度的升高，饱和磁通密度的降低应尽量小。在设计和选用磁心材料时，除了关心其饱和磁通密度、损耗等常规参数外，还要特别注意它的温度特性。一般应按实际的工作温度来选择磁通密度的大小，一般铁氧体磁心的Bm值易受温度影响，按开关电源工作环境温度为40℃考虑，磁心温度可达60～80℃，一般选择Bm=0.2～0.4T，即2000～4000GS。 （4）合理进行结构设计 从结构上看，有下列几个因素应当给予考虑： 漏磁要小，减小绕组的漏感； 便于绕制，引出线及变压器安装要方便，以利于生产和维护； 便于散热。 4磁心材料的选择 软磁铁氧体，由于具有价格低、适应性能和高频性能好等特点，而被广泛应用于开关电源中。 软磁铁氧体，常用的分为锰锌铁氧体和镍锌铁氧体两大系列，锰锌铁氧体的组成部分是Fe2O3，MnCO3，ZnO，它主要应用在1MHz以下的各类滤波器、电感器、变压器等，用途广泛。而镍锌铁氧体的组成部分是Fe2O3，NiO，ZnO 等，主要用于1MHz以上的各种调感绕组、抗干扰磁珠、共用天线匹配器等。 在开关电源中应用最为广泛的是锰锌铁氧体磁心，而且视其用途不同，材料选择也不相同。用于电源输入滤波器部分的磁心多为高导磁率磁心，其材料牌号多为R4K～R10K，即相对磁导率为4000～10000左右的铁氧体磁心，而用于主变压器、输出滤波器等多为高饱和磁通密度的磁性材料，其Bs为0.5T（即5000GS）左右。 开关电源用铁氧体磁性材应满足以下要求：
小功率电源变压器的设计与实例 《利用TL431作大功率可调稳压电源》一文中（以下简称《利》）所用变压器为例，一步一步带领大家完成这个变压器设计的全过程。在这篇文章中，我们不去推导相关的应用公式，只是希望读者从这个设计实例中达到举一反三的效果。 1．计算次级输出功率（P2）《利》文中最大输出电压为24V，假设额定输出电流1A，调整管K790管压降3V，倍压整流电路功耗忽略不计，则：P2=(24+3)x1=27W 2．计算初级功率（P1）假定变压器效率η=0.75，则P1=27W/0.75=36W 注：变压器的效率根据输出功率的大小不同而略有变化，通常对于容量在100W以下的变压器η在0.7-0.8之间，100W以下至1000W，在0.8-0.9之间，实际运用时，输出功率低者取小值。 3．计算初、次级线圈的线径(d)式中，I——绕组工作电流[J——电流密度（通常J取3-3.5A/mm2）初级绕组电流I1=36/220=0.164(A) 3.1初级绕组线径 3.2次级绕组线径： 次级绕组电流I2=1x1.17=1.17A 式中1.17是变压器次级交流电流的整流系数。 因漆包线规格中无0.67mm，故取0.7mm。 通常我们将次级线圈的电流密度取较小值，以获得小的电源内阻及降低温升。
4．计算铁芯截面积 我们用下式计算铁芯截面积（个人认为是较简单的一个经验公式） 式中S——铁芯截面积K——系数P2——次级功率 K的取值和变压器的输出功率有关，对于100W以下的K取1.25-1.1（功率大者取小值），100W-1000W可直接取1，本例取1.15，则： 从理论上来讲，在铁芯截面积不变的情况下，变压器铁芯的舌宽和叠厚可取任意比例，但实际设计中须要考虑线圈的制作工艺，外形的匀称度，漏电抗等因素考虑，一般取舌宽约为1.5～2倍叠厚，本例中选片宽66mm的EI片，叠厚2.7cm。 5．初、次级绕组匝数 5．1 计算每伏匝数（W0） 式中，f——交流电频率（Hz）B——磁通密度（T）S——铁芯截面积（CM2） B值视铁芯材料不同取值亦会不同，通用矽钢片材料及其取值勤见下表： 本例中，选用H23片，B取1.42，则 5.2初级匝数（W1）W1=220W0=1160(T) 5.2次级匝数（W2）
0.65和0.8的系数来自实用电工速算口诀 已知变压器容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀 a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些电工只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。 口诀 b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明： （1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数”显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数0.76，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、3.6kV电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化，省去了容量除以千伏数，商数再乘系数0.76。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。 高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 （2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 （3）口诀c 中系数0.76是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为0.85，效率不0.9，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 （4）运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，先用电动机配接电源电压0.38kV数去除0.76、商数2去乘容量（kW）数。若遇容量较大的6kV电动机，容量kW数又恰是6kV数的倍数，则容量除以千伏数，商数乘以0.76系数。 （5）误差。由口诀c 中系数0.76是取电动机功率因数为0.85、效率为0.9而算得，这样计算不同功率因数、效率的电动机额定电流就存在误差。由口诀c 推
课程论文 （小功率单相电源变压器的设计） 姓名谢锦华杨志华曾宏毅赵也有学号27 28 29 30 专业07电气工程及其自动化4班 成绩 指导教师许俊云程良鸿 设计时间：2周
小功率单相电源变压器的设计 1.设计要求 对设计内容2中的变压器设计，要求结合实验室提供的实物（该变压器为一台单相变压器，视载功率约为6V A ，原方额定电压220伏，副方额定电压9V ），上网查阅有关变压器的设计资料。对预设计变压器给出详细的理论计算。 包括： 1原副方额定电流计算 2铁芯截面积计算 3硅刚片的选择 4原、副方绕组匝数的计算 5原、副方绕组导线直径计算 6铁芯窗口面积核算 本次我们组预设计单相变压器参数：视载功率50V A ，原/副方额定电压220V/ 12V 。 2.变压器参数具体计算 2.1变压器输入视在功率p sr 的计算 变压器输出视在功率 p sc 即为额定视在功率为50V A,根据下面公式即可算出原边视在功 率 η p p sc sr = 即 sr P VA 5.628 .050 ≈= 式中：η为变压器的效率，η总是小于1，对于功率为1KW 一下的变压器η=0.8~0.9 2.2变压器原边额定电流的计算 原边额定电流 1.2)~(1.11 U 1I p ?= sr 0.311.1220 62.5 1I ≈?= A 式中：U1为原边电压有效值，即就是外加电源电压，1.1~1.2是考虑到变压器空载励磁电流大小的经验系数 副边额定电流 1.2)~(1.12 U 2I p ?=sr 5.731.112 62.5 2I ≈?= A 2.3变压器铁芯面积S 的计算 小型单相变压器常用E 型铁芯，他的中柱面积S 的大小与变压器总输出实在功率有关，即 P SC K S = cm 2 14.14 502S ≈=
移相全桥大功率软开关电源的设计 移相全桥大功率软开关电源的设计 1引言 在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低，而电流很大。电源的功率要求也比较高，一般都是几千瓦到几十千瓦。目前，如此大功率的电镀电源一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。 本文介绍的电镀用开关电源，输出电压从0~12V、电流从0~5000A连续可调，满载输出功率为60kW.由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好 的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求，现已小批量投入生产。 2主电路的拓扑结构 鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。 隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高 的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。 图1主电路原理图 3零电压软开关 高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS控制方式，控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。
开关频率选择20kHz,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗，另一方面又可以兼顾高频化，使功率变压器及输出滤波环节的体积减小。 图2IGBT驱动电压和集射极电压波形图 4容性功率母排 在最初的实验样机中，滤波电容C5与IGBT模块之间的连接母排为普通的功率母排。在实验中发现IGBT上的电压及流过IGBT的电流均发生了高频震荡，图3为满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。原因是并联在IGBT模块上的突波吸收电容与功率母排的寄生电感发生了高频谐振。满载运行一小时后，功率母排的温升为38℃，电容C5的温升为24℃。 图3使用普通功率母排时变压器初级电压、电流波形 为了消除谐振及减小功率母排、滤波电容的温升，我们最终采用了容性功率母排，图4为采用容性功率母排后满功率时采集的变压器初级的电压、电流波形图。从图中可以看出，谐振基本消除，满载运行一小时后，无感功率母排的温升为11℃，电容C5的温升为10℃。 图4使用容性功率母排后变压器初级电压和电流波形 5采用多个变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流为了进一步减小损耗，输出整流二极管采用多只大电流（400A）、耐高电压（80V）的肖特基二极管并联使用。而且，每个变压器的次级输出采用了全波整流方式。这样，每一次导通期间只有一组二极管流过电流。同时，次级整流二极管配上了RC吸收网络，以抑止由变压器漏感和肖特基二极管本体电容引起 的寄生震荡。这些措施都最大限度地减小了电源的输出损耗，有利于效率的提高。 对于大电流输出来说，一般要把输出整流二极管并联使用。但由于肖特基二极管是负温度系数的器件，并联时一般要考虑它们之间的均流。二极管的并联方
变压器功率计算方法 0.65和0.8的系数来自实用电工速算口诀 已知变压器容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些电工只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体（俗称保险丝）的电流值。 口诀b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀（c）：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明：
（1）口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数”显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数0.76，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、380、660、3.6kV 电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化，省去了容量除以千伏数，商数再乘系数0.76。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。 高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 （2）口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 （3）口诀c 中系数0.76是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为0.85，效率不0.9，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 （4）运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，
小功率变压器的功率范围和初级线径选择 小功率变压器的功率范围一般在250V A以下。 采用EI铁心的一般小功率变压器，初级和次级绕制在铁心的中心柱上，散热条件较差，为了控制变压器在工作时的负荷温升，应按下表选择变压器的绕组导线载流量 电源电压100V时，变压器温升在50℃左右的功率和初级绕组导线载流密度 表1： P:100VΔT=35℃ΔT=40℃ΔT=45℃ΔT=50℃定格容量 V A I= A J=A/mm2φ~mm J=A/mm2φ~mm J=A/mm2φ~mm J=A/mm2φ~mm 30.030 4.900.09 5.100.09 5.200.09 5.300.08 40.040 4.700.10 4.800.10 5.000.10 5.200.10 50.050 4.500.12 4.700.12 4.800.12 5.000.11 60.060 4.300.13 4.400.13 4.600.13 4.800.13 70.070 4.100.15 4.300.14 4.500.14 4.700.14 80.080 3.900.16 4.100.16 4.300.15 4.500.15 90.090 3.800.17 4.000.17 4.200.17 4.400.16 100.100 3.700.19 3.900.18 4.100.18 4.300.17 150.150 3.400.24 3.600.23 3.900.22 4.100.22
200.200 3.200.28 3.400.27 3.600.27 3.800.26 250.250 3.000.33 3.200.32 3.500.30 3.700.29 300.300 2.800.37 3.100.35 3.300.34 3.600.33 400.400 2.700.43 2.900.42 3.200.40 3.400.39 500.500 2.500.50 2.800.48 3.100.45 3.300.44 700.700 2.400.61 2.600.59 2.900.55 3.100.54 100 1.000 2.200.76 2.400.73 2.700.69 3.000.65 150 1.500 2.000.98 2.300.91 2.600.86 2.800.83 200 2.000 1.90 1.16 2.20 1.08 2.50 1.01 2.700.97 250 2.500 1.80 1.33 2.10 1.23 2.30 1.18 2.60 1.11
应用领域： ?逆变焊机电源 ?通讯电源 ?高频感应加热电源 ? UPS电源 ?激光电源 ?电解电镀电源 性能特点： ?高饱和磁感应强度----有效缩小变压器体积 ?高导磁率、低矫顽力-提高变压器效率、减小激磁功率、降低铜损 ?低损耗-降低变压器的温升 ?优良的温度稳定性-可在-55~130℃长期工作 铁基纳米晶铁芯与铁氧体铁芯基本磁性能对比 纳米晶铁芯铁氧体铁芯 基本参数 饱和磁感强度Bs 1.25T 0.5 剩余磁感Br（20KHz） <0.20 0.2 铁损（20KHz/0.2T）（W/Kg） <3.4 7.5 铁损（20KHz/0.5T）（W/Kg） <30 — 铁损（50KHz/0.3T）（W/Kg） <40 — 磁导率（20KHz）（Gs/Oe） >20,000 2,000 矫顽力Hc(A/m) <1.60 6 饱和磁致伸缩系数（×10－6） <2 4 电阻率(μΩ.cm) 80 106 居里温度(℃) 560 <200 铁芯叠片系数 >0.70 — 纳米晶主变铁芯一代产品 安泰非晶生产的第一代逆变主变压器铁芯,带材厚度30μm，适合20KHz条件下工作。磁芯设计最大功率=重量最小值x10
产品规格 铁芯尺寸保护盒尺寸 有效截面 积 磁路长 度 重量最小 值 建议适用焊机 电流 od(mm) id (mm) ht(mm) OD (mm) ID (mm) HT (mm) (cm2) (cm) （g）（A） ONL-503220 50 32 20 53 28 23 1.35 12.8 125 120, 140, 160 ONL-644020 64 40 20 66 37 23 1.68 16.3 200 160, 180 ONL-704020 70 40 20 73 38 24 2.16 17.3 270 180, 200 ONL-704025 70 40 25 72 37 28 2.63 17.3 330 180, 200 ONL-755025 * 75 50 25 77 47 28 2.19 19.6 310 180, 200 ONL-805020 80 50 20 82 46 23 2.1 20.4 300 160, 180, 200 ONL-805 025 80 50 25 85 44 30 2.63 20.4 390 200, 250, 300 ONL-1006020 100 60 20 105 56 23 2.8 25.1 510 315, 350, 400 ONL-1056030 105 60 30 110 56 35 5.06 25.9 945 315, 350, 400 ONL-1206030 120 60 30 125 57 35 6.3 28.3 1280 400, 500, 630 ONL-1206040 * 120 60 40 125 57 45 8.4 28.3 1710 500, 630 ONL-1207020 120 70 20 125 67 25 3.5 29.8 750 350, 400, 500 ONL-1207025 120 70 25 125 67 30 4.38 29.8 940 315, 350, 400 ONL-1207030 120 70 30 125 67 35 5.25 29.8 1130 500, 630, 800 ONL-1207040 * 120 70 40 125 67 45 7 29.8 1500 500, 630, 800, ONL-1308040 130 80 40 136 76 45 7 33 1660 500, 630, 800 ONL-17011050 * 170 110 5 0 176 104 56 10.5 43.96 3320 1000, 1250, 1600 注：可以根据用户要求提供其它规格的铁芯。 纳米晶主变铁芯二代产品 相比一代逆变主变压器铁芯，二代铁芯减小了发热量，在同等工作条件可以选择更加小型化的铁芯，满足焊机行业轻量化、小型化的发展要求。
小功率变压器的绕制方法 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
反激式开关电源变压器的设计 反激式变压器是反激开关电源的核心，它决定了反激变换器一系列的重要参数，如占空比D，最大峰值电流，设计反激式变压器，就是要让反激式开关电源工作在一个合理的工作点上。这样可以让其的发热尽量小，对器件的磨损也尽量小。同样的芯片，同样的磁芯，若是变压器设计不合理，则整个开关电源的性能会有很大下降，如损耗会加大，最大输出功率也会有下降，下面我系统的说一下我算变压器的方法。 算变压器，就是要先选定一个工作点，在这个工作点上算，这个是最苛刻的一个点，这个点就是最低的交流输入电压，对应于最大的输出功率。下面我就来算了一个输入85V到265V，输出5V，2A 的电源，开关频率是100KHZ。 第一步就是选定原边感应电压VOR，这个值是由自己来设定的，这个值就决定 了电源的占空比。可能朋友们不理解什么是原边感应电压，是这样的，这要从下面看起，慢慢的来， 这是一个典型的单端反激式开关电源，大家再熟悉不过了，来分析一下一个工作周期，当开关管开通的时候，原边相当于一个电感，电感两端加上电压，其电流值不会突变，而线性的上升，有公式上升了的I=Vs*ton/L,这三项分别是原边输入电压，开关开通时间，和原边电感量．在开关管关断的时候，原边电感放电，电感电流又会下降，同样要尊守上面的公式定律，此时有下降了的Ｉ=VOR*toff/L,这三项分别是原边感应电压，即放电电压，开关管关断时间，和电感量．在经过一个周期后，原边电感电流的值会回到原来，不可能会变，所以，有VS*TON/L=VOR*TOFF/L,，上升了的，等于下降了的，懂吗，好懂吧，上式中可以用Ｄ来代替ＴＯＮ，用１－Ｄ来代替ＴOOF，移项可得，D=VOR/（VOR+VS）。此即是最大占空比了。比如说我设计的这个，我选定感应电压为80V，VS为90V ，则D=80/（*80+90）=0.47 第二步,确实原边电流波形的参数. 原边电流波形有三个参数,平均电流,有效值电流,峰值电流.,首先要知道原边电流的波形,原边电流的波形如下图所示,画的不好,但不要笑啊.这是一个梯形波横向表示时间,纵向表示电流大小,这个波形有三个值,一是平均值,二是有效值,三是其峰值,平均值就是把这个波形的面积再除以其时间.如下面那一条横线所示,首先要确定这个值，这个值是这样算的，电流平均值=输出功率/效率*VS，因为输出功率乘以效率就是输入功率，然后输入功率再除以输入电压就是输入电流，这个就是平均值电流。现在下一步就是求那个电流峰值，尖峰值是多少呢，这个我们自己还要设定一个参数，这个参数就是KRP，所谓KRP，就是指最大脉动电流和