一、工頻變壓器原理

　　工頻變壓器也稱作低頻變壓器，以示與開(kāi)關(guān)電源用高頻變壓器有區(qū)別，工頻變壓器在過(guò)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(guó)是50Hz，其他國(guó)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。

　　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(zhǎng)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(guó)因?yàn)榧矣秒娖鞯拈L(zhǎng)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，這樣變壓器的損耗最低，工作最穩(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(shuō)明鐵心的尺寸選擇的過(guò)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(zhǎng)也大，同樣會(huì)造成銅線的用量增加。根據(jù)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。

　　二、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(wú)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(jiǎn)單的計(jì)算，教科書(shū)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。

　　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第一步。如果鐵芯(硅鋼片)選用過(guò)大，將導(dǎo)致變壓器體積增大，成本升高，但鐵芯過(guò)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?yè)p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?yè)p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。

　　根據(jù)上述計(jì)算的變壓器初級(jí)總功率可以選定鐵芯。鐵芯面積S=a×b(cm2)。如附圖所示。變壓器視在功率與s的關(guān)系用下述經(jīng)驗(yàn)公式選用：s=K√P1

　　P1為變壓器初級(jí)總視在功率，單位為：VA(伏安)，s為應(yīng)選鐵芯截面積，K為一系數(shù)，隨變壓器Pl大小不同選用不同的值。同時(shí)考慮到硅鋼片之間的絕緣漆、空隙的影響，K與P1關(guān)系為：

　　P1 K值

　　10VA以下 2～2.2

　　50VA以下 2～1.5

　　100VA以下 1.5～1.4

　　2.每伏匝數(shù)計(jì)算

　　選定鐵芯s以后。再確定每伏匝數(shù)，以使繞制的變壓器有臺(tái)理的激磁電流。常用的經(jīng)驗(yàn)公式為：N=(40～55)/S，N為每伏匝數(shù)。

　　根據(jù)不同質(zhì)量的硅鋼片選取系數(shù)40～55。比較高級(jí)的高硅鋼，用眼觀察表面有鱗片結(jié)晶。且極脆，只彎折1～2次即斷裂，斷處參差不齊，系數(shù)取為40。若硅鋼片表面光潔，彎折4～5次仍不易斷，斷面為整齊直線，系數(shù)取50以上。

　　求出每伏匝數(shù)后乘以220V即為初級(jí)匝數(shù)，乘以次級(jí)要求電壓數(shù)即為次級(jí)各繞組匝數(shù)。因?yàn)閷?dǎo)線有電阻，電流流過(guò)時(shí)會(huì)有電壓降，求出的次級(jí)匝數(shù)應(yīng)增加5～10%(根據(jù)負(fù)載電流選擇，電流大者可增加較大比例)。

　　3.導(dǎo)線直徑的選擇

　　根據(jù)各繞組負(fù)載電流的大小，選擇不同直徑的漆包線。可用下列經(jīng)驗(yàn)公式求出：

　　d=0.8√I，

　　單位：l--A.d(導(dǎo)線直徑)--mm。

　　4.繞制方法及注意事項(xiàng)

　　由于漆包線絕緣強(qiáng)度大幅度提高，因此對(duì)50W以下的小功率變壓器大多采用阻燃塑料骨架疊繞法，但必須選用高強(qiáng)度漆包線，且繞制時(shí)仍應(yīng)逐圈排線，嚴(yán)禁大幅度斜跨，以免增大導(dǎo)線間電位差。

　　對(duì)50W以上的變壓器，由于每伏匝數(shù)減少，導(dǎo)線間電壓差較高，最好采取每層墊絕緣紙(0.05mm厚的電纜紙、牛皮紙)的方法，在繞制中應(yīng)絕對(duì)避免上層導(dǎo)線滑入下層。各繞組間絕緣應(yīng)視繞組電壓決定。初次級(jí)之間應(yīng)墊4層以上0.1mm的電纜紙，忌用不干膠膠帶。上述疊繞法的小功率變壓器，如果次級(jí)有兩組以上繞組，每組之間也應(yīng)用兩層電纜紙絕緣。如果變壓器是用在音響或視聽(tīng)器材中。在多層繞制法中初次級(jí)之間應(yīng)墊入靜電屏蔽層。

　　繞好后。插硅鋼片也需注意、必須插緊，以避免產(chǎn)生電磁噪音。無(wú)論雙E形還是EI形，其端口要緊密接觸。宜交叉插，不能有空隙。最后的4～5片可從中間插入，以免損壞線包。然后進(jìn)行烘干、浸漆。對(duì)50W以下的變壓器可采取內(nèi)熱法烘干。方法是：將變壓器所有次級(jí)繞組短路，與60～100W/220V燈泡串聯(lián)接入市電，使其自動(dòng)升溫。燈泡越大溫度越高，但在密閉狀態(tài)下，使其溫度在80度以下較安全。