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浅谈如何设计扼流圈变压器

2009-04-08 11:28:59 来源:《国际电子变压器》2009年4月刊 点击:1018

扼流圈变压器是一种特殊类型变压器,其通常作用是通直流、阻交流电感线圈,再加上铁心组成一个滤波性变压器,它能降低峰值电压,而且降低无效功率,提高有效功率的滤波电气部件。在电子电路中应用相当广泛。在日异更新的电器产品中,要求其电气特性更加严格。如何使品质更加优良,其中追加扼流圈变压器是非常必要的。因此如何更好设计出一款性能好的产品,对设计者提出了更高的要求,本文提供的设计方法是如何设计出性价比好的扼流圈变压器,如何合理地选择估算输出功率、骨架型号、线径大小、温升等等。
大家都知道,电感计算方法很多,通用计算式如下:

L=电感值(H亨利)
N=线圈的圈数
μ=磁导率
Ae=铁心的截面积(cm2)
Lc=磁路长(cm)
I=电流(A)
所以影响电感值的因素很多,与磁导率、圈数的平方、铁心的截面积成正比,与平均磁路长成反比。
如果要确定扼流圈变压器的大小,需根据以下计算式进行计算:
计算扼流圈变压器的容量VA=LI2
如果是无间隙铁心情况下:
LI2=3.35Ae2×10-3  (经验公式)
如果在EI型铁心情况下,此公式可变换成:

其中:L=电感值(H亨利), I=电流值(A); Ae=铁心截面积(cm2)
Ae=A×B×0.9 (cm2) (A=中间铁心的长度cm,B=铁心的厚度cm)
如图1所示。
为了更详细说明以上问题,现举例EI型扼流圈变压器的设计方法。
此变压器的规格条件如下:
① 电感L=0.5H
② 使用频率数F=50Hz
③ 电流A=70mA(直流)
④ 直流电阻=35Ω±10%
1、首先由容量来确定铁心的尺寸:
根据上述公式:

由铁心资料可选取EI-28-A0 (厚度为11mm) S=1.1×0.8×0.9=0.8 cm2)
2、铁心容积为
V=(2.5×2.8-2×(0.6×1.7))×1.1×0.9=4.91(cm3)
3、磁路长Lc=6.2cm
详细EI28铁心尺寸见如图2所示。
4、附件中曲线图可得(可见下页所附图4):

根据附图4,可很快得出以下的结果及间隙长度值:

N= 6.2×11.5/0.07=1018 (圈)
5、求线径:70℃温升以下,电流密度需在5A以下,可选线径为Φ0.18,但仍需确认卷线占据率是否可满足。
6 、Rdc=平均卷线长×卷数×Φ0.18的Ω/Km的值;
     =5.26×1018×715/100000=37.6Ω
     实测:35.2Ω
7、由于需要间隙,铁心E和I间需有间隙片进行隔离开来,所以根据经验,铁心组合为以下几种情况:
①当无间隙片 L=0.25H (当电流为0.5A)
②025MF1(之间为0.025mm厚),L=0.47H(当电流为0.5A)
③45K1 (之间为0.45mm厚),L=0.5H(当电流为0.5A)
④45K1+025G1(之间为0.475mm厚),L=0.43H(当电流为0.5A)
 组合方式如下:
本变压器用45K绝缘纸板1块作为间隙片,即可满足以上要求。
当然,如果在铁心E片中开一定的间隙长度,然后将E和I片熔接在一起,对于防振动效果更加良好,如果当铁心相当大时,需要追加防振动使用的特殊专用材料间隙片。所以要设计一款良好的扼流圈变压器,需长期经验总结,不断地改善,才能较圆满满足客户的要求。

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