基于膽機(jī)輸出變壓器的計算

1．阻抗計算
有基礎(chǔ)的發(fā)燒友都知道，變壓器線圈一次側(cè)與二次側(cè)匝數(shù)比的平方等于阻抗比，即R1/R2=(n1/n2)2，但往往忽略了線圈的銅阻。設(shè)一次側(cè)銅阻為r1，二次側(cè)銅阻為r2，變壓器由匝數(shù)比n把二次側(cè)喇叭阻抗Rx反射回一次側(cè)等效阻抗為R，并與銅阻相串聯(lián)。輸出總阻抗為Ro，則Ro=R+r1+Z2，式中Z2為二次側(cè)銅阻通過變壓比n反射回一次側(cè)的等效二次側(cè)銅阻，它等于r2n2，上式即變?yōu)镽o=R+r1+r2n2。一只合理布置線圈的變壓器，即一次側(cè)與二次側(cè)線圈中電流密度相等的變壓器，其一次側(cè)銅阻r1應(yīng)該等于二次側(cè)銅阻通過電壓比n反射回一次側(cè)的銅阻Z2，即r1=Z2，故變壓器總銅損r1+Z2=2r1。這樣，前式又變?yōu)镽=R+2r1或R=Ro-2r1，請記住該計算公式，您經(jīng)常會使用它。

【例1】某音頻輸出變壓器輸出阻抗Ro=5kΩ，r1=350Ω，二次側(cè)負(fù)荷為8Ω，求匝數(shù)比n。
n=(R/Rr)1/2=[(Ro-2r1)/Rr]1/2=[(5000-700)/8]1/2=23.2
如果不考慮銅阻，其結(jié)果為n=25，制作出的變壓器阻抗將不是5000Ω，而變成了5700Ω，誤差由此產(chǎn)生。

輸出變壓器鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度很低，遠(yuǎn)低于電源變壓器，鐵損較小，故損失主要是銅損。變壓器中有效阻抗R=n2R，無效阻抗r1+Z2=2r1，有效阻抗R在總阻抗Ro中所占比例即為變壓器的效率η，故η=(Ro-2r1)/Ro。在例1中η=(5000-700)/5000=86％。

2．用線直徑
首先應(yīng)考慮電流密度，一般不大于2.5A/mm2，考究的選2A/mm2。其次考慮變壓器效率，即給直流電阻定出了不大于某值的指標(biāo)。如Ro=5000Ω的變壓器，如果η=90％，2r1=10％，則2r1=500Ω，r1=250Ω。通常第一條要服從于第二條。計算時先測量每匝平均長度，乘以匝數(shù)，得一次側(cè)線總長度。再查該規(guī)格線每米電阻，乘以總長度，即得一次側(cè)直流電阻。若不合格，再選別的規(guī)格線徑。當(dāng)一次側(cè)選線決定后，二次側(cè)選線的標(biāo)準(zhǔn)如下：
在一個有兩側(cè)線圈的變壓器中，只有當(dāng)兩側(cè)線圈中的電流密度相等時才是最合理用線。設(shè)一次側(cè)線徑為d1，二次側(cè)線徑為d2，匝數(shù)比為n，
根據(jù)變壓器原理n=U1/U2=I2/I1，電流與電壓成反比。而一次側(cè)、二次側(cè)電流密度相等同，導(dǎo)線截面積S與電流I成正比，故I2/I1=S2/S1，面積比為直徑比的平方，S2/S1=(d2/d1)2，連起來為
n=U1/U2=I2/I1=S2/S1=(d2/d1)2
故d2=d1·n1/2，請牢記此公式，只有按此公式算出的用線直徑比，一次側(cè)、二次側(cè)電流密度才相等，用線也最合理。

【例2】某輸出變壓器一次側(cè)用線為φ0.25mm，n=25:1。
二次側(cè)用線直徑為d2=d1*n1/2=0.25×251/2=1.25mm

3．氣隙計算
甲類單端輸出變壓器中有直流電流通過，為避免鐵心磁飽和，將鐵心由對插改為順插，同時留有氣隙。該氣隙大小至關(guān)重要，太小則鐵心易磁飽和，太大又使電感量不足。在變壓器鐵心中決定磁感應(yīng)強(qiáng)度的因素是磁動勢，也叫磁場強(qiáng)度，即H=I·n，單位為安·匝(A·T)，n為匝數(shù)，I為電流。在磁動勢壓力作用下，導(dǎo)磁材料中將產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此磁動勢H越大則鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度也越高，大到一定程度，鐵心導(dǎo)磁率μ迅速下降，鐵心便磁飽和了。這時應(yīng)加大氣隙，控制磁感應(yīng)強(qiáng)度。有氣隙的變壓器，其氣隙寬度δ=I·n·r，式中r為不同導(dǎo)磁材料的實用系數(shù)。從前，在冶金技術(shù)落后的情況下r=1.8×10-4(cm/A·T)。而對于現(xiàn)在常用的質(zhì)地優(yōu)良的硅鋼片，r=1×10-4(cm/A·T),氣隙寬度與鐵心大小無關(guān)。

【例3】某甲類單端輸出變壓器，一次側(cè)線圈n1＝3000T，由300B推動，板流Ia=80mA,求氣隙δ。
δ=I·n·r=0.08×3000×1×10-4=0.024cm=0.24mm

電感量的測試條件不同時所測得的數(shù)據(jù)也不相同，一般有以下幾種：
1初始電感
電感表測得的空載電感則為初始電感。這種數(shù)據(jù)只對無負(fù)載的頻率校正網(wǎng)絡(luò)有用，因為其條件與輸出變壓器工作條件相差甚遠(yuǎn)，所以用處不大。
2交流電感
在變壓器一次側(cè)加載交流電壓所測出的數(shù)據(jù)便為交流電感，但必須附加測試條件，如頻率、電壓。該辦法測得的電感對推挽輸出變壓器有用，因其測試條件符合推挽輸出變壓器的實際工況。
3加載直流工作電流后的電感
適合甲類單端機(jī)用的有氣隙輸出變壓器、電源濾波抗流圈。該方法測試手段比較復(fù)雜，一般可用測得的交流電感數(shù)值的70％左右估作加載直流工作電流后的電感。