世纪电源网社区logo
社区
Datasheet
标题
返回顶部
原创

关于工频变压器60Hz应用于50Hz市电相关问题.

[复制链接]
查看: 7750 |回复: 14
1
张高琨
  • 积分:5346
  • |
  • 主题:59
  • |
  • 帖子:1722
积分:5346
版主
  • 2010-6-1 14:22:37
工频变压器计算步骤:
电源变压器是低频变压器. 本文介绍的方法适合50Hz一千瓦以下普通交流变压器的设计.

  • 电源变压器的铁心. 它一般采用硅钢片. 硅钢片越薄, 功率损耗越小, 效果越好. 整个铁心是有许多硅钢片叠成的, 每片之间要 绝缘. 买来的硅钢片, 表面有一层不导电的氧化膜, 有足够的绝缘能 力. 国产小功率变压器常用标准铁心片规格见后续文章.

电源变压器的简易设计. 设计一个电源变压器, 主要是根据电功率选择变压器铁心的截面积, 计算初次级各线圈的圈数等. 所谓 铁心截面积S是指硅钢片中间舌的标准尺寸a和叠加起来的总厚度b 的乘积.

如果电源变压器的初级电压是U1, 次级有n个组, 各组电压分别是 U21, U22, ┅, U2n, 各组电流分别是I21, I22, ┅, I2n, ...计算步 骤如下:

第一步, 计算次级的功率P2. 次级功率等于次级各组功率的和,
也就是
P2 = U21*I21 + U22*I22 + ┅ + U2n*I2n.

第二步, 计算变压器的功率P. 算出P2后. 考虑到变压器的效率是 η, 那么初级功率P1 = P2/η, η一般在0.8~0.9之间. 变压器的功率等于初, 次级功率之和的一半
也就是
P = ( P1 + P2 ) / 2

第三步, 查铁心截面积S. 根据变压器功率, 由式(2.1)计算出铁心截面积S, 并且从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择 铁心片规格和叠厚.
第四步, 确定每伏圈数N. 根据铁心截面积S和铁心的磁通密度B, 由式(2.2)得到初级线圈的每伏圈数N. 铁心的B值可以这样选取: 质量优良的硅钢片, 取11000高斯; 一般硅钢片, 取10000高斯; 铁片, 取 7000高斯. 考率到导线电阻的压降, 次级线圈每伏圈数N'应该比N增加 5%~10%, 也就是N'在1.05N~1.1N之间选取.

第五步, 初, 次级线圈的计算
初级线圈N1 = N*U1.
次级线圈N21 = N'*U21, N22 = N'*U22, ┅, N2n = N'*U2n.
第六步, 查导线直径. 根据各线圈的电流大小和选定的电流密度, 由式(2.3)可以得到各组线圈的导线直径. 一般电源变压器的电流密度 可以选用3安/毫米?
第七步, 校核. 根据计算结果, 算出线圈每层圈数和层数, 再算出 线圈的大小, 看看窗口是否放得下. 如果放不下, 可以加大一号铁心, 如果太空, 可以减小一号铁心. 采用国家标准GEI铁心, 而且舌宽a和 叠厚b的比
在1:1~1:1.7之间, 线圈是放得下的
各参数的计算公式如下
ln(S) = 0.498 * ln(P) + 0.228 ┅ (2.1)
ln(N) = -0.494 * ln(P) - 0.317 * ln(B) + 6.439 ┅ (2.2)
ln(D) = 0.503 * ln(I) - 0.221 ┅ (2.3)
变量说明:
P: 变压器的功率. 单位: 瓦(W)
B: 硅钢片的工作磁通密度. 单位: 高斯(Gs)
S: 铁心的截面积. 单位: 平方厘米(cm?
N: 线圈的每伏圈数. 单位: 圈每伏(N/V)
I: 使用电流. 单位: 安(A)
D: 导线直径. 单位: 毫米(mm)
60Hz的工频变压器能用于50Hz的市电上吗
近來年,台灣輸出到中國及東南亞地區的機器設備不斷增加。最近,更有不少整廠輸出的交易。由于每一個國家的電力系統不一定相同,進口外國電氣機器等設備時,必須特別注意,電力系統的各種規格問題,避免買到不適用的機器,遭到嚴重的損失。過去,曾經有人將60HZ變壓器,輸出到東南亞地區,接在50HZ電力系統使用。結果,燒毀變壓器,致使整個新建工廠,無法如期開工生產。
到底,60HZ定額的變壓器能夠用在50HZ定額的電力系統嗎?(指相同額定電壓而言對這一個問題的答案,是否定的。原則上,60HZ定額的變壓器,是不可以接在50HZ電力系統使用的。如果?于50HZ電力系統上,非用60HZ定額的變壓器不可時,必須請教變壓器之原制造廠家,逐項核對有關特性后,才能做決定。
為什么60HZ定額的變壓器,不能用在50HZ電力系統的原因。
于50HZ電力系統接用60HZ變壓器時,會發生下列現象:

一、 大量增加變壓器的鐵損和激磁電流
(甚至會,因過激磁而燒毀變壓器)
變壓器的電流、頻率輿磁通密度間,具有下列關系:
E=4.44fψm N‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)
但E=感應電壓(V)
f=頻率(HZ)
ψm=最大磁通(Weber)
N=線圈匝數
設變壓器鐵心剖面積為A(cm2),最大磁通密度為B m (Wb/m2)時,
ψm=B m A (W b)
將此式帶入第(1)式,得
E=4.44fBmAN
做好的變壓器,其鐵心剖面積A及線圈匝數N,都是已知的固定值,所以,設k為比例常數時,
E=4.44fBmAN=k f B m
因此,B m=1/k˙E/f‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)
即最大磁通密度輿感應電壓成正比例,但輿頻率成反比例。故把額定電壓相同之60HZ變壓器,接在50HZ電力系統使用時,變壓器的最大磁通密度,將增加為1.2倍(60/50=1.2)。
變壓器的鐵損,包括磁滯損Wh(hysteresis loss)輿過流損(eddy current loss)兩部份。此兩種損耗之大小,可以用以下式表示,
W h=k1fBm2‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)
W0=k2f2Bm2‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)
但k1,k2為比例常數。
變壓器鐵心,采用方向矽鋼板時,n=2.5~3.5(下列計算,取n=3.0).
將(2)式代入(3)式,得
W h=k1f(1/k.E/f) 2∞E2/f2
W h=k1f2(1/k.E/f) 2∞E2
鐵心磁滯損與周率的二次方成反比,鍋流損則輿頻率無關。因此,變壓a器接在50HZ電力系統使用時的鐵損,將此接在60HZ電力系統使用時為大。
鐵損及激磁電流的大小,隨磁通密度增高而加大。使用方向性矽鋼帶的變壓器,于常用磁通密度范圍內,鐵損大約輿磁通密度的2~3次方成比例﹔激磁電流則輿磁通密度的7~10次方成比例。當磁通密度增加20%時(60HZ定額的變壓器,用在50HZ電力系統時的情況),鐵損將增加45~75%﹔激磁電流將增加2.5~5.0倍。這種大量增加鐵損和激磁電流,將嚴重危害到變壓器的正常運轉。\r
上列計算,是針對磁通密度增加20%后,變壓器鐵心的磁通密度,還不會達到飽和現象而言的。現今的變壓器,鐵心磁通密度,於方向性矽鋼帶,通常都設計在17,500gauss左右。所以,當磁通密度再提高20%時,即已達21,000gauss之高,已經到達(甚至超越)鐵心的磁飽和磁通密度。于是,變壓器鐵心的鐵損及激磁電流,將無限制的增加,甚至會燒毀變壓器。
根據以上的說明,知道60HZ定額的一般變壓器,是不能用在50HZ電力系統的。
如果60HZ的定額的變壓器,其鐵心磁通密度設計的很低(例如,歐洲規格的變壓器,常規定磁通密度不可大于15,000gauss),若改接在50HZ電源,雖然不會因磁飽和而產生無限大的鐵損及激磁電流,但也必須仔細計算,查看大量增加鐵損(如45~75%)輿激磁電流(如2.5~5倍),是否會致使變壓器的溫升超過規定的規格值,影響變壓器的正常運轉。
如果,鐵損及激磁電流不構成嚴重問題的話,60HZ定額的變壓器使用在50HZ電力系統也就不成問題。但是。要確定不成問題以前,必須再檢討,由于此種電力系統的改變,而所降低變壓器阻抗,是否會影響變壓器之并聯運轉、開關設備的啟斷容量及變壓器的耐短路強度等問題。通常,如果鐵損及激磁電流不成問題時,其他各項大多不成問題。
nc965
  • 积分:92432
  • |
  • 主题:115
  • |
  • 帖子:27037
积分:92432
版主
  • 2010-6-1 15:50:34
 
发这个做什么?有多少机会用到这?
张高琨
  • 积分:5346
  • |
  • 主题:59
  • |
  • 帖子:1722
积分:5346
版主
  • 2010-6-1 16:10:01
 
只讨论技术....
50HZ的工频变压器常常在中间拉个抽头当110V60HZ使用.但最近我在研究点焊机时..发现50HZ的工频变压器接在60HZ上..输出的功率居然相差0.55倍不止了(估算值),
有很多设备还是会应用到工频变压器..所以想多了解下这方面的.
nc965
  • 积分:92432
  • |
  • 主题:115
  • |
  • 帖子:27037
积分:92432
版主
  • 2010-6-1 16:39:58
 
你不是一直在搞RCC充电器嘛?怎么又搞电焊机了?
YTDFWANGWEI
  • 积分:109684
  • |
  • 主题:142
  • |
  • 帖子:45895
积分:109684
版主
  • 2010-6-1 19:30:27
 
我怎么记得张工前一段时间搞的是电池均衡啊,怎么成RCC了?
张高琨
  • 积分:5346
  • |
  • 主题:59
  • |
  • 帖子:1722
积分:5346
版主
  • 2010-6-2 12:30:53
  • 倒数6
 
平衡充那只是公司其中一个产品应用到.

月底展会.会有公司产品柜台..关于电池研发级的设备参展.
张高琨
  • 积分:5346
  • |
  • 主题:59
  • |
  • 帖子:1722
积分:5346
版主
  • 2010-6-2 12:17:14
  • 倒数8
 
好久没整RCC了..现在是打杂呢..啥都要知道一点..
是点焊机,不是电焊机,
当然两者都是大电流将金属熔合方式.
点焊机有:交流与直流两种.
伟林电源
  • 积分:24127
  • |
  • 主题:199
  • |
  • 帖子:8435
积分:24127
版主
  • 2010-6-2 11:52:54
  • 倒数9
 
俺估计张工是想讨论一下工频变压器在不同输入频率下的差别。
张高琨
  • 积分:5346
  • |
  • 主题:59
  • |
  • 帖子:1722
积分:5346
版主
  • 2010-6-2 12:29:15
  • 倒数7
 
哈哈..还是刘总工了解俺.
现在在整个点焊机..别人的老总说:这个跟频率无关.但我实则时.50HZ输入时,输入的功率达到了90多W,而在60HZ时.却只看到了50来W了....以上条件是同输入电压.同负载.(负载都成短路状态的)
明显:
频率与阻抗有关.频率改变,伏匝也跟着变了...频率上升伏匝下降,输出功率下降.
很多地方还是会应用到低频电源
伟林电源
  • 积分:24127
  • |
  • 主题:199
  • |
  • 帖子:8435
积分:24127
版主
  • 2010-6-2 15:26:39
  • 倒数5
 
应用在工频变压器上,输入频率确实是会影响到输出功率。
张高琨
  • 积分:5346
  • |
  • 主题:59
  • |
  • 帖子:1722
积分:5346
版主
  • 2010-6-4 13:01:55
  • 倒数4
 
而且影响甚大...真不能乱用.
很多N人都直接把50HZ的产品直接外发到国外60HZ的用...结果用不了..小功率还好.大功率就很明显.
allen-leon
  • 积分:11858
  • |
  • 主题:158
  • |
  • 帖子:5411
积分:11858
版主
  • 2011-6-8 10:25:55
  • 倒数3
 
为何会如此??
我们现在做的多数是47~63Hz输入频率的。
Preston
  • 积分:5561
  • |
  • 主题:11
  • |
  • 帖子:1621
积分:5561
LV8
副总工程师
  • 2011-6-8 15:28:28
  • 倒数2
 
楼主测试的输入功率变小,有一部分原因也是励磁电流变小的缘故吧。不知道楼主测输入功率时是测的输入电流还是输入有功。
50Hz用在60Hz的场合,励磁电流会变小,铁心磁通量峰值也变小。如果输出是接轻载的话,是基本不影响输出的。但是如果像楼主测试的一样,输出短路的话,工作频率变高让变压器漏感的影响变的比较大,尤其是变比比较大的时候次级漏感要按匝数比的平方折算到初级,频率对这部分的影响也变成平方关系。
不知道想的对不对。
chengjian98
  • 积分:517
  • |
  • 主题:24
  • |
  • 帖子:185
积分:517
LV6
高级工程师
  • 2010-6-2 09:16:43
  • 倒数10
 
呵呵 到底是...........
linlinlin018
  • 积分:263
  • |
  • 主题:1
  • |
  • 帖子:59
积分:263
LV3
助理工程师
最新回复
  • 2011-6-14 10:26:22
  • 倒数1
 
学习了
热门技术、经典电源设计资源推荐

世纪电源网总部

地 址:天津市南开区黄河道大通大厦8层

电 话:400-022-5587

传 真:(022)27690960

邮 编:300110

E-mail:21dy#21dianyuan.com(#换成@)

世纪电源网分部

广 东:(0755)82437996 /(138 2356 2357)

北 京:(010)69525295 /(15901552591)

上 海:(021)24200688 /(13585599008)

香 港:HK(852)92121212

China(86)15220029145

网站简介 | 网站帮助 | 意见反馈 | 联系我们 | 广告服务 | 法律声明 | 友情链接 | 清除Cookie | 小黑屋 | 不良信息举报 | 网站举报

Copyright 2008-2024 21dianyuan.com All Rights Reserved    备案许可证号为:津ICP备10002348号-2   津公网安备 12010402000296号