EI 铁芯电源变压器计算步骤.pps

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1、EI 铁芯电源变压器计算步骤 编写者：黄永吾,已知变压器有以下主要参数： 初级电压1=220V, 频率 f=50Hz 次级电压2=20V, 电流2=1A 其他一些要求如安规、温升、电压调整率、环境、（防潮、防震、防灰尘等）、工作状态、寿命等。,EI型变压器设计软件计算步骤如下：,1.计算变压器功率容量： 2.选择铁芯型号： 3.计算铁芯磁路等效长度： 4.计算铁芯有效截面积： 5.计算变压器等效散热面积： 6.计算铁芯重量： 7.计算胶芯容纳导线面积: 8.初定电压调整率： 9.选择负载磁通密度: 10.计算匝数： 11.计算空载电流: 12.计算次级折算至初级电流： 13.计算铁芯铁损： 1

2、4.计算铁损电流： 15.计算初级电流:,以下为结构计算：,16.计算各绕组最大导线直径： 17.校核能否绕下: 18.计算各绕组平均长度： 19.计算各绕组导线电阻: 20.计算各绕组导线质量： 21.计算各绕组铜损： 22.计算各绕组次级空载电压: 23.核算各绕组次级负载电压: 24.核算初级电流: 25.核算电压调整率： 重复825项计算三次： 26.修正次级匝数: 重复825项计算三次： 27核算变压器温升:,EI型变压器设计软件计算步骤如下：,1. 计算变压器功率容量： 以下为结构计算： 2. 选择铁芯型号： 16.计算各绕组最大导线直径: 3. 计算铁芯磁路等效长度： 17.校核

3、能否绕下: 4. 计算铁芯有效截面积： 18.计算各绕组平均长度： 5. 计算变压器等效散热面积： 19.计算各绕组导线电阻: 6. 计算铁芯重量: 20.计算各绕组导线质量: 7. 计算胶芯容纳导线面积： 21.计算各绕组铜损: 8. 初定电压调整率： 22.计算各绕组次级空载电压: 9. 选择负载磁通密度: 23.核算各绕组次级负载电压: 10.计算匝数： 24.核算初级电流: 11.计算空载电流: 25.核算电压调整率： 12.计算次级折算至初级电流： 重复824项计算三次： 13.计算铁芯铁损： 26.修正次级匝数: 14.计算铁损电流： 重复824项计算三次： 15.计算初级电流:

4、27.核算变压器温升:,1计算变压器功率容量,纯电阻性负载绕组伏安值： VA纯阻=UiIi 半波整流绕组伏安值： VA半波=1/2UjIj+UjI2j- I2= 全波整流绕组伏安值： VA全波=1.71UkIk 桥式整流绕组伏安值 VA桥式=UmIm 倍压整流绕组伏安值： VA倍压=UdId 变压器功率容量计算： VA换算= VA纯阻+VA半波+VA全波+VA桥式+VA倍压,2.选择铁芯型号：,铁芯型号 a C L h H EI-28 8 6 28 17 25 EI-35 9.6 7.7 35 19.5 29.5 EI-41 13 8 41 21 33 EI-48 16 8 48 24 40

5、EI-54 18 9 54 27 45 EI-57 19 9.5 57 28.5 47.5 EI-60 20 10 60 30 50 EI-66 22 11 66 33 55 EI-76 .2 25.4 12.7 76.2 38.1 63.5 EI-85.8 28.6 14.3 85.8 42.9 71.5 EI-96 32 16 96 48 80 EI-105 35 17.5 105 52.5 87.5 EI-114 38 19 114 57 95 EI-133.2 44.4 22.2 133.2 66.6 111 当EI-48以上时： L48 C=0.5a h=1.5a H=2.5a L=

6、3a,L,H,a,h,c,3计算铁芯磁路等效长度lfe：,EI-48以上（含EI-48） lfe=2h+2c+0.5a=（4+0.5）a =5.57a （cm） 例：EI-57 lfe=5.57a=5.5719=10.58 cm EI-48以下：lfe=2h+(a/(L-a-2c)(2c+(0.25a+(L-a-2c) /4) （cm） e=0.5(L-a-2c) 例：EI-35：lfe=21.95+(0.96/(3.5-0.96-20.77) (20.77)+ ( 0.25 0.96+ 3.5-0.96-20.77)/4)=(3.9+(0.96/1(1.54)+ (0.24+0.25) =3

7、.9+0.96(1.54+1.539)=6.86 （cm） 铁芯磁路平均长度lfe（cm） 型号EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI-60 Lfe 5.86 6.86 8.15 8.91 10.03 10.58 11.14 型号EI-66 EI-76 EI-86 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133 Lfe 12.25 14.15 15.93 17.82 19.49 21.17 24.73,4计算铁芯有效截面积Afe：,Afe=aB11Kfe （cm2） Kfe 铁心片占空系数 . a-铁芯舌宽（cm） B11铁芯叠厚（cm） 例：铁芯E

8、I 5725 0.5mm 铁芯片 Afe =aB11Kfe =1.92.50.96=4.56 （cm2）,5计算变压器等效散热面积F：,铁芯散热面积Ffe= 0.01( 2B11(H+L) +2(HL-(a+2ch)cm2 线圈散热面积FCU=0.02 (a+c)h+2ca+2c2) cm2 式中：B11铁芯叠厚（mm） 例：EI-5725 铁芯 铁芯散热面积Ffe= 0.01( 2B11(H+L) +2(HL-(a+2ch) cm2 =0.01(225(47.5+57)+2(5747.5-(19+29.528.5) =84.74 cm2 线圈散热面积FCU=0.02(a+c)h+2ca+c2

9、) cm2 =0.02(19+9.5)28.5+2199.5+9.59.5) =40.73 cm2,6.计算铁芯质量：,铁芯质量Gfe= KfeVfe =0.001 Kfe(HL-2ch)B11 g -铁芯材料密度 g/cm3 EI-48以上： 铁芯体积：Vfe=0.0016a2B11 cm3 铁芯质量Gfe= 0.001KfeVfe =0.001 Kfe 6a2B11 g 例：牌号 H50 - 0.5mm EI-5725 铁芯 铁芯体积Vfe=0.001(HL-2ch) B11 =0.001(5747.5-29.528.5) 25 =54.15 cm3 铁芯质量Gfe= Kfe Vfe =0

10、.9654.157.85=408g 或铁芯质量Gfe=0.0010.966192257.85=408g,7.计算胶芯容纳导线面积Aw：,AW=CD (mm2),抽屉式胶芯: 单位：mm,王字型胶芯,（两空间相同） 型号 EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI-60 C 8.2 8.8 10 11.2 12.5 12.7 D 6.2 6.3 6.3 6.2 7.45 8.36 AW 51.25 55.44 63 68.2 93.1 106 型号 EI-66 EI-76 EI-86 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133 C 14.5 16.6

11、18.8 22 25.2 D 9.35 10.5 12 13.8 15.2 AW 136 174 226 305 383 （两空间不同） 型号 EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI-60 C1 6.5 7.5 8.5 9.2 11.2 11.8 12.4 C2 7.5 8.8 9.5 11 12 13.3 13.5 D 4.1 5.5 5.8 5.8 6.2 6.9 7.3 AW1 29.6 45 52.7 59.8 69.44 93.22 101 AW2 34.1 52.8 58.9 71.5 74.4 105.1 110 型号 EI-66 EI-76

12、 EI-86 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133 C1 13.4 14.9 C2 15.4 17.5 D 9.3 10.5 AW1 125 156 AW2 143 185,工字型胶芯,型号 EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI-60 C 14.9 17.4 19 21.6 23.5 25.6 27 D 4.6 6.3 6.25 6.5 6.2 7.85 8.35 AW 68.54 92.61 119 140 146 201 225 型号 EI-66 EI-76.2 EI-85.8 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133.2

13、 C 30 34.6 40 45 49 52.8 D 9.15 10.7 12 12.5 15.6 15.9 AW 275 370 480 563 762 840,8.初定电压调整率U%：,电压调整率U%在10%-30%之间，可初定为15%，通过计算后修正。,9. 选择负载磁通密度B：,小铁芯（EI-57以下）负载磁通密度最大值可选为1.7特，考虑变压器要通过1.1倍的过电压考验，故可选为1.7/1.11.55特。 大铁芯（EI-66以上）当铁损大于铜损时，理论证明当铁损等于铜损时，输出功率最大，为降低铁损，负载磁通密度可根据铁损来确定。,10. 计算匝数:,初级匝数 1(1U%/2)/(4.

14、44BfAfe10-4) 次级匝数 (1U%/2)/(4.44BfAfe10-4) 例：EI 5725 0.5mm矽钢片， B=1.55T, U%=10%, f=50Hz, U1=220V 220(10.1/2)/(4.441.55501.92.50.9610-4) =1332匝 20(10.05)/(4.441.55501.92.50.9610-4) =134,11. 计算空载电流0：,0=HLfe/N1 H磁场强度（安匝厘米）由试验画出磁化曲线得出 ,此曲线为典型磁化曲线,不是实际磁化曲线. Lfe铁芯片磁路平均长度（厘米） N1初级圈数 例:0=HLfe/N1 =5.2510.58/13

15、32 =0.0417A =41.7mA,12. 计算次级折算至初级电流1：,1=InNn/ N1 (A) n1 例：1=I2N2/ N1 =1134/1332 =0.101A,13. 计算铁芯损耗Pfe(瓦)：,PfefeP15/50(B /1.5)2 (瓦) 例： PfefeP15/50(B /1.5)2 =0.4085.65(1.55/1.5)2=2.46瓦 fe铁芯质量（Kg） P15/50 材料单位损耗（W/Kg） 由于材料的出厂标准比材料的实际性能大很多，在使用中须根据实际情况修正，例如：H-50材料单位损耗P15/50、材料标准定为13瓦/公斤，厂家推荐典型数据为8瓦/公斤，实际使

16、用为5.4-6.6瓦/公斤,相当于H23的材料标准，磁性能原则上是铁心片尺寸越小距材料性能越远，对空载电流来讲，H-50空载电流要小于H-23，但空载损耗则H-23要比H50小。也就是说为满足空载电流应选H50材料，为满足温升要求应选单位铁损小于H50的材料。,14. 计算铁损电流fe：,fePfe1=2.46/220=0.0112A Pfe铁芯损耗(瓦),15. 计算初级电流1：,1=(1 +fe )2 +02 =(0.101 +0.0112)2+0.04172=0.12A 1 次级折算至初级电流（A） fe铁损电流（A） 0空载电流（A）,16. 计算各绕组最大导线直径djn：,计算线径有

17、两种方法，一种是采用电流密度来计算线径，这种计算方法要先计算出电流密度，且直接计算出裸线直径，线径与功率大小有关。同样的铁芯和胶芯不同的电压调整率，输出功率不同，电流密度相差较大而线径相差无几，这种计算方法准确度随电流密度这一数据的来源而定。第二种方法则认为一定的铁芯和胶芯，如果匝数确定下来（电压调整率影响匝数），能绕下的最大线径也就定下来，计算出的是带绝缘的最大线径，通过查表查出裸线直径，可以小于此线径但不能大于此线径。后一种方法便于计算机编程，要计算机查表也不难。我们介绍第二种确定线径的方法。 先计算出带绝缘导线最大直径，然后查表得裸线直径： dj1=0.9AW1/N1 =0.975.9/

18、1332= 0.226 mm dj2=0.9AW2/N2 =0.975.9/134=0.71 mm 查线规表分别选用牌号QA-1（2UEW）裸线直径0.19mm与0.6mm导线 带绝缘直径dj1和dj2分别为0.221与0.649mm,17. 校核能否绕下：,采用槽满率K11，K22来校核能否绕下； 抽屉式胶芯: 初级槽满率 K11 =N1dj1/AW1=13340.2210.221/75.9 =0.858 次级槽满率 K22 =Nndjn/AWn/Awn=N2dj2/AW2/Aw2 =1340.6490.649/75.9 =0.74 初级槽满率K11不可大于0.9,次级槽满率当采用手工绕制时

19、K22不可大于0.8否则绕不下。,18. 计算各绕组导线平均长度LCU：,LCU1=0.1(3C11+2(B11+0.5)-A1+3.5N1d12/C)cm LCU2=0.1(3C11+2(B11+0.5)-A1+3.5Nndn2/C)cm 式中： A1为胶芯内孔宽度方向尺寸，B11为铁芯片叠厚尺寸（mm） C11为胶芯宽度方向尺寸，为A1加两倍胶芯厚度。 例：EI-5725铁芯初次级平均匝长分别为； LCU1=0.1(3C11+2(B11+0.5)-A1+3.5N1d12/C) =0.1(321.8+225.5-19.8+3.513320.2162/11)=11.64cm LCU2=0.1(

20、3C11+2(B11+0.5)-A1+3.5Nndn2/C) =0.1(321.8+225.5-19.8+3.51340.6492/11)=11.46cm EI-28 EI-35 EI-41 EI-48 EI-54 EI-57 EI60 C11 10.3 12.3 15.5 18.8 21 21.8 22.6 D 4.1 5.5 5.8 5.8 6.2 6.9 7.30 A1 8.5 10.3 13.5 16.6 18.5 19.8 20.6 EI-66 EI-76 EI-86 EI-96 EI-105 EI-114 EI-133 C11 24.5 29 32 35 39 43 50 D 8.

21、3 8.9 11.3 12.45 14 15 18.2 A1 22.7 26.5 29.3 33 36 39 45.4 D-见第七项胶芯图。,19. 计算各绕组导线电阻Rn:,Rn=0.01(NnLCUnrn) R1=0.01(N1LCU1r1) R2=0.01(N2LCU2r2) rn-每米电阻m(查线规表) 查线规得：r1=0.6029, r2=0.06394 R1=0.01(N1LCU1r1) =0.01133411.640.6029=93.62 R2=0.01(N2LCU2r2) =0.0113411.460.06394=0.982,20. 计算各绕组导线质量Gn：,Gn=0.01Nn

22、LCUngn克 G1=0.01N1LCU1g1 克 G2=0.01N2LCU2g2 克 g-导线每米重量gm(查线规表) 查线规得：g1=0.2523, g2=2.516 G1=0.01N1LCU1g1 =0.01133411.640.2523=38.9g G2=0.01N2LCU2g2 =0.0113411.462.516=38.6g,21. 计算各绕组导线损耗PCUn：,PCUn=I2nRn瓦 PCU1=I21R1=0.12293.62=1.348瓦 PCU2=I22R2=10.982=0.982瓦 PCU=PCU1+PCU2=1.348+0.982=2.33瓦,22. 计算各绕组次级空载

23、电压Un0：,Un0=U1Nn/N1 U20=U1N2/N1 =220134/1334=22.1V,23. 计算各绕组次级负载电压U2：,U2=(U1-I1R1 )N2/N1)-I2R2 =(220-0.1293.62)134/1334)-10.982 =20V,24. 核算初级电流1 ：,1 =（P2+Pfe+ Pcu）/U1 =（20+2.46+2.33）/220=0.113 1=(1 )2 +02 =(0.113)2 +0.04172=0.12（A） U1 初级电压（V） Pfe 铁芯损耗(W) Pcu 各绕组导线损耗（W） 1次级折算至初级电流（A）,25. 核算电压调整率U%：,U%

24、=(U20-U2 )100%/U20=(22.1-20)100%/22.1=9.3% 符合要求不需重复8-23步计算。 U20次级空载电压（V） U2 次级负载电压（V）,26.修正次级匝数Nn：,N2=（U2I2R2）N1/(U1I1R1 ) =(20+10.928)1334/(2200.1293.62) =134 符合要求不需重复项计算,27.核算变压器温升t：,温升按以下一系列公式计算： 先计算线圈与铁芯散热面积之比： H11=Fcu /Ffe H11=Fcu /Ffe=40.73/84.74=0.481 再计算线圈与铁芯温升之比：H21= 1.5H11Pcu/Pfe H21= 1.5H

25、11Pcu/Pfe= 1.50.4812.33/2.46=0.683 H21= 1 K=1 H211 K=1.4141/(1+ H21) 线圈温升：tcu=(Pcu+Pfe)/(FcuM10-3(1+(1.5H11)/ K) =(2.33+2.46)/(40.731.1510-3(1+(1.50.481)/ 0.917) =54.5 根据此温升重新计算铜损，多次计算后得温升63在此不再重复： 铁芯温升tfe=tcu/K=63/0.917=69,负载在何时测,计算出温度后,根据客户要求；如客户要求在通电20分钟以内测试负载电压则不须重新计算，否则要根据温升后电阻增加而引起压降增加要改变匝数需要重

26、新计算使用环境温度加温升时的电阻值。以保证在温升稳定后电压仍在规定范围内： 例：要求环境温度t1=+40，计算温升t为+60 则电阻的温度系数为：O=(234.5+ t1+t)/254.5 =(234.5+40+60)/254.5=1.314 如原电阻R=92.65现为R=1.31492.65=121.74 然后重复187项计算,EI铁芯电源变压器计算软件介绍,软件的几点说明： 1软件可计算任意叠厚铁芯尺寸的变压器。 2任意一个胶芯与其配套的铁芯，采用试探法几分钟内即可知其在某一电压调整率、某一允许温升条件下的输出功率。 3。软件由于多次计算，重复修正参数因此计算结果精确度较高，打样板可一次成

27、功。 4。软件可自动修正电压调整率，即使初次设定的与实际情况有较大的出入。 5。软件最多可计算七个绕组。 6。软件可计算H18、H23、H50、Z11四种材料。黑片、白片两种状态。 7。可计算工作频率50Hz也可计算60Hz的变压器。 8。软件可计算套装式、工字形、王字形胶芯。 9。软件较适用于不精通变压器的人员较快掌握电源变压器设计。精通变压器的人员较快地设计变压器，可以较快地知道不熟悉铁芯规格的输出功率及其他参数。 10。软件可进行变压器报价，并可随时修正单价。 11只有一个电源变压器样品，软件可在不拆卸样品的情况下计算出样品最接近的参数，通过测空载电流调整初级匝数使空载电流基本相近，可确定初级匝数的大致范围，由于电压调整率是自动确定的，因此次级匝数也基本确定，然后通过测电阻，在软件中不断改变线径，使计算出的电阻与测试的电阻在技术条件公差允许范围内，就可准确无误的确定其线径。,